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一、TCP 三次握手（建立连接）
TCP 是面向连接的、可靠的传输层协议，为了建立可靠的连接，TCP 采用三次握手（Three-way Handshake）机制。
1.1 三次握手过程
| 次数 | 发送方 | 接收方 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 第一次握手 | 发送 SYN=1，seq=x | 客户端发送连接请求，进入 SYN_SEND 状态 | |
| 第二次握手 | 发送 SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1 | 服务器收到请求，确认后进入 SYN_RCVD 状态 | |
| 第三次握手 | 发送 ACK=1，seq=x+1，ack=y+1 | 客户端收到确认，进入 ESTABLISHED 状态，服务器收到后也进入 ESTABLISHED |
1.2 报文示意图
客户端 服务器| ----------- SYN ------------> || <-------- SYN + ACK --------- || ----------- ACK ------------> |
连接建立
1.3 握手各个阶段详解
-
第一次握手：
客户端发送一个带 SYN 标志的数据包，表示请求建立连接，包内包含初始序列号seq = x。 -
第二次握手：
服务器收到 SYN 包，确认（ACK）客户端的 SYN，同时发送自己的 SYN，seq = y，ack = x+1。 -
第三次握手：
客户端收到 SYN+ACK，发送 ACK 确认，ack = y+1。
连接正式建立，双方可以开始数据传输了。
二、为什么需要三次握手？
- 防止历史连接请求造成的错误连接（防止旧的重复连接初始化请求报文被服务器误处理）。
- 确认双方的接收与发送能力均正常。
- 确认客户端的初始序列号，服务器的初始序列号。
三、TCP 四次挥手（释放连接）
TCP 连接释放采用四次挥手（Four-way Handshake）机制，目的是保证双方都能彻底释放连接，避免数据丢失。
3.1 四次挥手过程
| 次数 | 发送方 | 接收方 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 第一次挥手 | 发送 FIN=1，seq=u | 客户端请求关闭连接，进入 FIN_WAIT_1 | |
| 第二次挥手 | 发送 ACK=1，ack=u+1 | 服务器确认关闭请求，进入 CLOSE_WAIT，客户端进入 FIN_WAIT_2 | |
| 第三次挥手 | 发送 FIN=1，seq=v | 服务器准备关闭，通知客户端 | |
| 第四次挥手 | 发送 ACK=1，ack=v+1 | 客户端确认，进入 TIME_WAIT，服务器关闭，最后客户端关闭 |
3.2 报文示意图
客户端 服务器| ----------- FIN ------------> || <----------- ACK ------------ || <----------- FIN ------------ || ----------- ACK ------------> |
连接关闭
3.3 各阶段详解
-
第一次挥手：
客户端主动发送 FIN，表示不再发送数据，进入FIN_WAIT_1。 -
第二次挥手：
服务器收到 FIN，返回 ACK，进入CLOSE_WAIT，客户端进入FIN_WAIT_2。 -
第三次挥手：
服务器处理完剩余事务后，发送 FIN，通知客户端，进入LAST_ACK。 -
第四次挥手：
客户端确认后，进入TIME_WAIT，等待 2MSL 后，最终关闭。
四、为什么需要四次挥手？
- TCP 是全双工通信，关闭需要双方单独关闭各自的发送方向。
- 第二次挥手后，服务器可能还有数据未发送完，不能直接关闭，需等待全部发送完成才发 FIN。
五、TIME_WAIT 状态及意义
- 保证最后一个 ACK 能被对方接收到（如果丢失，服务器会重发 FIN）。
- 防止旧连接中的延迟数据影响新连接。
- 通常等待时间是 2 倍的 MSL（Maximum Segment Lifetime）。
六、状态迁移图（简化版）
客户端状态:
CLOSED -> SYN_SENT -> ESTABLISHED -> FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT -> CLOSED服务器状态:
CLOSED -> LISTEN -> SYN_RCVD -> ESTABLISHED -> CLOSE_WAIT -> LAST_ACK -> CLOSED
七、总结对比
| 建立连接 | 断开连接 |
|---|---|
| 三次握手 | 四次挥手 |
| 双方都需要确认对方 | 双方都需要关闭发送功能 |
| 主要防止失效连接请求 | 确保数据完整可靠传输 |
八、附加 — 常见面试考点
-
为什么不是两次握手？
防止失效的连接请求导致的伪连接。 -
为什么不是三次挥手？
因为连接是双向的，必须双方都关闭发送端。 -
TIME_WAIT 为什么必须有？
确保可靠性，避免延迟包干扰。 -
如果客户端 TIME_WAIT 太多怎么办？
- 调整操作系统参数，缩短 TIME_WAIT 时间
- 使用连接复用（如 HTTP Keep-Alive）