TCP四次挥手(详解)

一:TCP四次挥手

1:图示

TCP四次挥手(详解)

二:TCP四次挥手的过程

所谓的四次挥手即TCP连接的释放(解除)。连接的释放必须是一方主动释放,另一方被动释放。挥手之前主动释放连接的客户端结束ESTABLISHED阶段。随后开始“四次挥手”:

a:首先客户端想要释放连接,向服务器端发送一段TCP报文,其中:

  • 标记位为FIN,表示“请求释放连接“;
  • 序号为Seq=U;
  • 随后客户端进入FIN-WAIT-1阶段,即半关闭阶段。并且停止在客户端到服务器端方向上发送数据,但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据。
    注意:这里不发送的是正常连接时传输的数据(非确认报文),而不是一切数据,所以客户端仍然能发送ACK确认报文。

b:服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后,确认了客户端想要释放连接,随后服务器端结束ESTABLISHED阶段,进入CLOSE-WAIT阶段(半关闭状态)并返回一段TCP报文,其中:

  • 标记位为ACK,表示“接收到客户端发送的释放连接的请求”;
  • 序号为Seq=V;
  • 确认号为Ack=U+1,表示是在收到客户端报文的基础上,将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值;
  • 随后服务器端开始准备释放服务器端到客户端方向上的连接。
    客户端收到从服务器端发出的TCP报文之后,确认了服务器收到了客户端发出的释放连接请求,随后客户端结束FIN-WAIT-1阶段,进入FIN-WAIT-2阶段
    前"两次挥手"既让服务器端知道了客户端想要释放连接,也让客户端知道了服务器端了解了自己想要释放连接的请求。于是,可以确认关闭客户端到服务器端方向上的连接了

c:服务器端自从发出ACK确认报文之后,经过CLOSED-WAIT阶段,做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备,再次向客户端发出一段TCP报文,其中:

(第二次挥手 服务器端回复 确认收到 客户端想要释放连接的请求 返回ACK,但是 服务端还有些数据的处理,所以不能马上断开连接,所以需要第三次握手 即服务端发送 FIN 释放连接的标志位)

  • 标记位为FIN,ACK,表示“已经准备好释放连接了”。注意:这里的ACK并不是确认收到服务器端报文的确认报文。
  • 序号为Seq=W;
  • 确认号为Ack=U+1;表示是在收到客户端报文的基础上,将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值。
    随后服务器端结束CLOSE-WAIT阶段,进入LAST-ACK阶段。并且停止在服务器端到客户端的方向上发送数据,但是服务器端仍然能够接收从客户端传输过来的数据。

d:客户端收到从服务器端发出的TCP报文,确认了服务器端已做好释放连接的准备,结束FIN-WAIT-2阶段,进入TIME-WAIT阶段,并向服务器端发送一段报文,其中:

  • 标记位为ACK,表示“接收到服务器准备好释放连接的信号”。
  • 序号为Seq=U+1;表示是在收到了服务器端报文的基础上,将其确认号Ack值作为本段报文序号的值。
  • 确认号为Ack=W+1;表示是在收到了服务器端报文的基础上,将其序号Seq值作为本段报文确认号的值。
    随后客户端开始在TIME-WAIT阶段等待2MSL
    服务器端收到从客户端发出的TCP报文之后结束LAST-ACK阶段,进入CLOSED阶段。由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。
    客户端等待完2MSL之后,结束TIME-WAIT阶段,进入CLOSED阶段,由此完成“四次挥手”。

e:总结

后“两次挥手”既让客户端知道了服务器端准备好释放连接了,也让服务器端知道了客户端了解了自己准备好释放连接了。于是,可以确认关闭服务器端到客户端方向上的连接了,由此完成“四次挥手”。

三:为什么握手是三次,挥手要四次?

a:握手三次(即在一次握手就可以搞定ACK+SYN)

TCP建立连接时之所以只需要"三次握手",是因为在第二次"握手"过程中,服务器端发送给客户端的TCP报文是以SYN与ACK作为标志位的。SYN是请求连接标志,表示服务器端同意建立连接;ACK是确认报文,表示告诉客户端,服务器端收到了它的请求报文。
即SYN建立连接报文与ACK确认接收报文是在同一次"握手"当中传输的,所以"三次握手"不多也不少,正好让双方明确彼此信息互通。

b:挥手四次

TCP释放连接时之所以需要“四次挥手”,是因为FIN释放连接报文与ACK确认接收报文是分别由第二次和第三次"握手"传输的。

b1:为何建立连接时一起传输,释放连接时却要分开传输?

  • 建立连接时,被动方服务器端结束CLOSED阶段进入“握手”阶段并不需要任何准备,可以直接返回SYN和ACK报文,开始建立连接。
  • 释放连接时,被动方服务器,突然收到主动方客户端释放连接的请求时并不能立即释放连接,因为还有必要的数据需要处理,所以服务器先返回ACK确认收到报文,经过CLOSE-WAIT阶段准备好释放连接之后,才能返回FIN释放连接报文。

四:为什么客户端在TIME-WAIT阶段要等2MSL?

为的是确认服务器端是否收到客户端发出的ACK确认报文

当客户端发出最后的ACK确认报文时,并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后,会设置一个时长为2MSL的计时器。MSL指的是Maximum Segment Lifetime:一段TCP报文在传输过程中的最大生命周期。2MSL即是服务器端发出为FIN报文和客户端发出的ACK确认报文所能保持有效的最大时长。

  • 如果客户端在2MSL内,再次收到了来自服务器端的FIN报文,说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文,计时器重置,重新开始2MSL的计时;
  • 否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文,说明服务器端正常接收了ACK确认报文,客户端可以进入CLOSED阶段,完成“四次挥手”。

参考自)

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