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TCP三次握手，四次挥手，你真的了解吗？

2022-07-04 20:34:00 【Ss、、帅海】

相信大家在学习的过程中，都知道TCP的三次握手，四次挥手，但总是记不得太清楚，那么本文将大致带你回顾一下这两个过程，好了，正文开始

TCP 三次握手的过程

恋爱模拟

以谈恋爱为例，两个人能够在一起最重要的事情是首先确认各自爱和被爱的能力。接下来我们以此来模拟三次握手的过程。

第一次:

男:我爱你。

女方收到。
由此证明男方拥有爱的能力。

第二次:
女:我收到了你的爱，我也爱你。

男方收到。
OK，现在的情况说明，女方拥有爱和被爱的能力。

第三次:
男:我收到了你的爱。

女方收到。
现在能够保证男方具备被爱的能力。

由此完整地确认了双方爱和被爱的能力，两人开始一段甜蜜的爱情。

真实的握手

当然刚刚那段属于扯淡，不代表本人价值观，目的是让大家理解整个握手过程的意义，因为两个过程非常相似。对应到TCP的三次握手，也是需要确认双方的两样能力:发送的能力和接收的能力。于是便会有下面的三次握手的过程:

从最开始双方都处于CLOSED状态。然后服务端开始监听某个端口，进入了LISTEN状态。然后客户端主动发起连接，发送SYN，自己变成了SYN-SENT状态。
服务端接收到，返回SYN和ACK(对应客户端发来的SYN)，自己变成了SYN-REVD。
之后客户端再发送ACK给服务端，自己变成了ESTABLISHED状态;服务端收到ACK之后，也变成了ESTABLISHED状态。
另外需要提醒你注意的是，从图中可以看出，SYN是需要消耗一个序列号的，下次发送对应的ACK序列号要加1，为什么呢?只需要记住一个规则:

凡是需要对端确认的，一定消耗TCP报文的序列号。

SYN需要对端的确认，而ACK并不需要，因此SYN消耗一个序列号而ACK不需要。

那为什么是三次而不是两次，四次？

（1）为什么不是两次

根本原因:无法确认客户端的接收能力。

分析如下:
如果是两次，你现在发了SYN报文想握手，但是这个包滞留在了当前的网络中迟迟没有到达，TCP以为这是丢了包，于是重传，两次握手建立好了连接。
看似没有问题，但是连接关闭后，如果这个滞留在网路中的包到达了服务端呢?这时候由于是两次握手，服务端只要接收到然后发送相应的数据包，就默认建立连接，但是现在客户端已经断开了。看到问题的吧，这就带来了连接资源的浪费。

（2）为什么不是四次

三次握手的目的是确认双方发送和接收的能力，那四次握手可以嘛?
当然可以，100次都可以。但为了解决问题，三次就足够了，再多用处就不大了。

三次握手过程中可以携带数据吗

第三次握手的时候，可以携带。前两次握手不能携带数据。
如果前两次握手能够携带数据，那么一旦有人想攻击服务器，那么他只需要在第一次握手中的SYN报文中放大量数据，那么服务器势必会消耗更多的时间和内存空间去处理这些数据，增大了服务器被攻击的风险.
第三次握手的时候，客户端已经处于ESTABLISHED状态，并且已经能够确认服务器的接收、发送能力正常，这个时候相对安全了，可以携带数据。

同时打开会怎么样

如果双方同时发SYN报文，状态变化会是怎样的呢?

这是一个可能会发生的情况。
状态变迁如下:

在发送方给接收方发SYN报文的同时，接收方也给发送方发SYN报文，两个人刚上了!

发完SYN，两者的状态都变为SYN-SENT。
在各自收到对方的SYN后，两者状态都变为SYN-REVD。
接着会回复对应的ACK + SYN，这个报文在对方接收之后，两者状态一起变为ESTABLISHED。这就是同时打开情况下的状态变迁。

TCP四次挥手的过程

过程拆解

刚开始双方处于ESTABLISHED状态。
客户端要断开了，向服务器发送FIN报文，在TCP报文中的位置如下图:

发送后客户端变成了FIN-WAIT-1状态。注意,这时候客户端同时也变成了half-close(半关闭)状态，即无法向服务端发送报文，只能接收。
服务端接收后向客户端确认，变成了CLOSED-WAIT状态。

客户端接收到了服务端的确认，变成了FIN-WAIT2状态。

随后，服务端向客户端发送FIN，自己进入LAST-ACK状态，
客户端收到服务端发来的FIN后，自己变成了TIME-WAIT状态，然后发送ACK给服务端。
注意了，这个时候，客户端需要等待足够长的时间，具体来说，是2个MSL (Maximum segment
Lifetime，报文最大生存时间),在这段时间内如果客户端没有收到服务端的重发请求，那么表示ACK成功到达，挥手结束，否则客户端重发ACK。

等待2MSL的意义

如果不等待会怎样?
如果不等待，客户端直接跑路，当服务端还有很多数据包要给客户端发，且还在路上的时候，若客户端的端口此时刚好被新的应用占用，那么就接收到了无用数据包，造成数据包混乱。所以，最保险的做法是等服务器发来的数据包都死翘翘再启动新的应用。
那，照这样说一个MSL不就不够了吗，为什么要等待2 MSL?

1个MSL确保四次挥手中主动关闭方最后的ACK报文最终能达到对端
1个MSL确保对端没有收到ACK重传的FIN报文可以到达

这就是等待2MSL的意义

为什么是四次挥手而不是三次

因为服务端在接收到FIN，往往不会立即返回FIN ,必须等到服务端所有的报文都发送完毕了，才能发FIN。因此先发一个ACK表示已经收到客户端的FIN，延迟一段时间才发 FTN。这就造成了四次挥手。如果是三次挥手会有什么问题?
等于说服务端将ACK和FIN的发送合并为一次挥手，这个时候长时间的延迟可能会导致客户端误以为FIN没有到达客户端，从而让客户端不断的重发FIN。