面试官：会TCP三次握手，四次挥手吗

╰半夏微凉° 2023-10-06 21:24 65阅读 0赞

### HTTP和TCP简介 ###

HTTP是`应用层协议`。TCP是`传输层协议`。HTTP是建立在TCP协议之上。，简单的说，TCP就是单纯建立连接，不涉及任何我们需要请求的实际数据，简单的传输。http是用来收发数据，即实际应用上来的。

![图片][950e147307972948a4d63c97a28ba0e4.png]

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客户端与服务器之间数据的发送和返回的过程当中需要创建一个叫TCP connection的东西；

由于TCP不存在连接的概念，只存在请求和响应，请求和响应都是数据包，它们之间都是经过由TCP创建的一个从客户端发起，服务器接收的类似连接的通道，这个连接可以一直保持，http请求是在这个连接的基础上发送的；

在一个TCP连接上是可以发送多个http请求的，不同的版本这个模式不一样。

*  `HTTP/1.0：`这个TCP连接是在http请求创建的时候同步创建的，http请求发送到服务器端，服务器端响应了之后，这个TCP连接就关闭了；
 *  `HTTP/1.1：`中可以以某种方式声明这个连接一直保持，一个请求传输完之后，另一个请求可以接着传输。这样的好处是：在创建一个TCP连接的过程中需要“三次握手”的消耗，“三次握手”代表有三次网络传输。如果TCP连接保持，第二个请求发送就没有这“三次握手”的消耗。
 *  `HTTP/2`：中同一个TCP连接里还可以并发地传输http请求。

### TCP报文格式简介 ###

![图片][5e4c1efbde481b787b4cd9659607ac41.png]

#### 重要字段列举 ####

序号（sequence number）：

Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。

确认号（acknowledgement number）：

Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。

标志位（Flags）：

共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：

*  `URG：`紧急指针（urgent pointer）有效。
 *  `ACK：`确认序号有效。
 *  `PSH：`接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
 *  `RST：`重置连接。
 *  `SYN：`发起一个新连接。
 *  `FIN：`释放一个连接。

注意

*  不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
 *  确认方Ack=发起方Seq+1，两端配对。

### TCP三次握手 ###

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TCP链接建立的基础条件是存在一个客户端，一个服务端。

`主动发起连接建立`的应用进程叫做`客户`(client)。`被动等待连接建立`的应用进程叫做`服务器`(server)。

当客户端A想要访问服务器B上的服务，需要与B建立连接了，就要经历如下三次握手过程：

#### 通俗讲解演示 ####

![图片][507a390aa678251afb107feaad0c3095.png]

`举个栗子：`把客户端比作男孩，服务器比作女孩。用他们的交往来说明“三次握手”过程：

（1）男孩喜欢女孩，于是写了一封信告诉女孩：我爱你，请和我交往吧！;写完信之后，男孩焦急地等待，因为不知道信能否顺利传达给女孩。

![图片][04ae98798a4c0a29487639ef89a48684.png]

（2）女孩收到男孩的情书后，心花怒放，原来我们是两情相悦呀！于是给男孩写了一封回信：我收到你的情书了，也明白了你的心意，其实，我也喜欢你！我愿意和你交往！; 写完信之后，女孩也焦急地等待，因为不知道回信能否能顺利传达给男孩。

（3）男孩收到回信之后很开心，因为发出的情书女孩收到了，并且从回信中知道了女孩喜欢自己，并且愿意和自己交往。然后男孩又写了一封信告诉女孩：你的心意和信我都收到了，谢谢你，还有我爱你！

女孩收到男孩的回信之后，也很开心，因为发出的情书男孩收到了。由此男孩女孩双方都知道了彼此的心意，之后就快乐地交流起来了~~

#### 三次握手动态图演示 ####

![图片][4aed61135b30dc9f5ac270dc2ad30c6c.gif]

![图片][a345aa08f06ce2aad93559aae3bccc4d.png]

#### 第一次握手 ####

客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段的头部中SYN=1，ACK=0，seq=x。请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。

*  SYN=1，ACK=0表示该报文段为连接请求报文。
 *  x为本次TCP通信的字节流的初始序号。
 *  SYN=1的报文段不能有数据部分，但要消耗掉一个序号。

#### 第二次握手 ####

服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1。该应答发送完成后便进入SYN-RCVD状态。

*  `SYN=1，ACK=1`表示该报文段为连接同意的应答报文。
 *  `seq=y`表示服务端作为发送者时，发送字节流的初始序号。
 *  `ack=x+1`表示服务端希望下一个数据报发送序号从x+1开始的字节。

#### 第三次握手 ####

当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文段，表示：服务端发来的连接同意应答已经成功收到。

该报文段的头部为：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。客户端发完这个报文段后便进入ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED状态，此时连接的`建立完成`！

#### 为什么要进行三次握手 ####

因为可能因为网络延迟等缘故，第一次握手时，在时间已经超时后客户端的syn才到服务器端；这个时候尽管客户端知道已经超时失效了，而服务器端还不知道，以为是刚刚发过来的，会回复一个ACK，统一建立连接。

如果不采用三次握手，则此时服务器端发出确认后，连接就正式建立，但是因为客户端并没有发出建立连接的请求，也就不会回应服务器端的ACK，也不会向服务器端发数据。所以服务器端就会一直处于等待状态，浪费了大量的资源。

采用三次握手后，由于服务器向客户端发了SYN后得不到确认，就知道客户端并没有要求建立连接。

### 四次挥手 ###

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。以下为客户端主动发起释放连接的图解：

#### 通俗讲解 ####

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`举个栗子：`把客户端比作男孩，服务器比作女孩。通过他们的分手来说明“四次挥手”过程。

*  `"第一次挥手"：`日久见人心，男孩发现女孩变成了自己讨厌的样子，忍无可忍，于是决定分手，随即写了`第一封信`告诉女孩：我们分手吧。

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*  `“第二次挥手”：`女孩收到信之后，知道了男孩要和自己分手，怒火中烧，心中暗骂：你算什么东西，当初你可不是这个样子的！于是立马给男孩`回了一封回信`：分手就分手，给我点时间，我要把你的东西整理好，全部还给你！

男孩收到女孩的第一封信之后，明白了女孩同意分手。随后等待女孩把自己的东西收拾好。

*  `“第三次挥手”：`过了几天，女孩把男孩送的东西都整理好了，于是`再次写信`给男孩：你的东西我整理好了，快把它们拿走，从此你我恩断义绝！
 *  `“第四次挥手”：`男孩收到女孩第二封信之后，知道了女孩收拾好东西了，可以正式分手了，于是`最后一次写信`告诉女孩：好，拜拜，祝你幸福！

**「进入正题」**

![图片][fd515136dc49bb53e2117f4fb054b0bd.png]

#### 第一次挥手 ####

若A认为数据发送完成，则它需要向B发送连接释放请求。该请求只有报文头，头中携带的主要参数为：

FIN=1，seq=u。此时，A将进入FIN-WAIT-1状态。

*  `FIN=1`表示该报文段是一个连接释放请求。
 *  `seq=u`，u-1是A向B发送的最后一个字节的序号。

#### 第二次挥手 ####

B收到连接释放请求后，会通知相应的应用程序，告诉它A向B这个方向的连接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态，并向A发送连接释放的应答，其报文头包含：`ACK=1，seq=v，ack=u+1。`

*  `ACK=1：`除TCP连接请求报文段以外，TCP通信过程中所有数据报的ACK都为1，表示应答。
 *  `seq=v`，v-1是B向A发送的最后一个字节的序号。
 *  `ack=u+1`表示希望收到从第u+1个字节开始的报文段，并且已经成功接收了前u个字节。

A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发送连接释放请求。

第二次挥手完成后，A到B方向的连接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。但B到A方向的连接仍然存在，B可以继续向A发送数据。

#### 第三次挥手 ####

当B向A发完所有数据后，向A发送连接释放请求，请求头：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。B便进入LAST-ACK状态。

#### 第四次挥手 ####

A收到释放请求后，向B发送确认应答，此时A进入`TIME-WAIT`状态。该状态会持续`2MSL`时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态，撤销TCB。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态，撤销TCB。

#### 为什么要四次挥手 ####

**「1」** 因为Server端需要将数据给Client端发送完才可以断开连接，假如是三次挥手就可能出现数据还没有发送完就断开了连接，导致数据不完整。（Server端只向Client发送一次ACK确认信号的三次挥手情况）

**「2」** Client有可能收不到Server发过来FIN信号（丢失），这时Server端已经断开连接，而Client由于没有收到FIN信号一直处于等待状态。（没有Client端向Server端发送的最后ACK确认信号的三次挥手情况）

为什么有TIME\_WAIT？

因为要确保Server已经断开，Client才能断开。Server端可能没有收到Client端发来的最后确认信号ACK，如果这时Client端断开连接了，Server端就会一直等待下去。

`TIME_WAIT`的大小一般为`2MSL`（Maximum Segment Lifetime：报文最大生存时间），`2MSL`也是数据包最大往返时间。

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