TCP的三次握手与四次挥手理解
目录一、TCP三次握手
1.1 三次握手过程
建立TCP连接时,需要客户端和服务器共发送3个包。
- 第一次:客户端发送初始序号x和syn=1请求标志
- 第二次:服务器发送请求标志syn,发送确认标志ACK,发送自己的序号seq=y,发送客户端的确认序号ack=x+1
- 第三次:客户端发送ACK确认号,发送自己的序号seq=x+1,发送对方的确认号ack=y+1
1.2 三次握手过程分析
- 第一次:客户端发送请求到服务器,服务器知道客户端发送,自己接收正常。SYN=1,seq=x
- 第二次:服务器发给客户端,客户端知道自己发送、接收正常,服务器接收、发送正常。ACK=1,ack=x+1,SYN=1,seq=y
- 第三次:客户端发给服务器:服务器知道客户端发送,接收正常,自己接收,发送也正常.seq=x+1,ACK=1,ack=y+1
上面分析过程可以看出,握手两次达不到让双方都得出自己、对方的接收、发送能力都正常的结论的。
二、TCP四次挥手
2.1 四次挥手过程
- 第一次挥手:客户端发出释放FIN=1,自己序列号seq=u,进入FIN-WAIT-1状态
- 第二次挥手:服务器收到客户端的后,发出ACK=1确认标志和客户端的确认号ack=u+1,自己的序列号seq=v,进入CLOSE-WAIT状态
- 第三次挥手:客户端收到服务器确认结果后,进入FIN-WAIT-2状态。此时服务器发送释放FIN=1信号,确认标志ACK=1,确认序号ack=u+1,自己序号seq=w,服务器进入LAST-ACK(最后确认态)
- 第四次挥手:客户端收到回复后,发送确认ACK=1,ack=w+1,自己的seq=u+1,客户端进入TIME-WAIT(时间等待)。客户端经过2个最长报文段寿命后,客户端CLOSE;服务器收到确认后,立刻进入CLOSE状态。
2.2 四次挥手过程分析
- 第一次:客户端请求断开FIN,seq=u
- 第二次:服务器确认客户端的断开请求ACK,ack=u+1,seq=v
- 第三次:服务器请求断开FIN,seq=w,ACK,ack=u+1
- 第四次:客户端确认服务器的断开ACK,ack=w+1,seq=u+1
三、常见问题
【问题1】为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。
【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?
答:虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可能最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复,但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK,将不断重复发送FIN包。所以Client不能立即关闭,它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器,等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN,那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间,2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL,Client都没有再次收到FIN,那么Client推断ACK已经被成功接收,则结束TCP连接。
【问题3】为什么不能用两次握手进行连接?
答:3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认。
现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的。作为例子,考虑计算机S和C之间的通信,假定C给S发送一个连接请求分组,S收到了这个分组,并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定,S认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组。可是,C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道S 是否已准备好,不知道S建立什么样的序列号,C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下,C认为连接还未建立成功,将忽略S发来的任何数据分 组,只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后,重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
【问题4】如果已经建立了连接,但是客户端突然出现故障了怎么办?
TCP还设有一个保活计时器,显然,客户端如果出现故障,服务器不能一直等下去,白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器,时间通常是设置为2小时,若两小时还没有收到客户端的任何数据,服务器就会发送一个探测报文段,以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应,服务器就认为客户端出了故障,接着就关闭连接。