TCP協議中的三次握手和四次揮手

2016 11 23

建立TCP需要三次握手才能建立，而斷開連接則需要四次揮手。

先來看看如何建立連接的。

3次握手.png

首先Client端發送連接請求報文，Server段接受連接后回復ACK報文，并為這次連接分配資源。Client端接收到ACK報文后也向Server段發生ACK報文，并分配資源，這樣TCP連接就建立了。那如何斷開連接呢？簡單的過程如下：

4次揮手.png

【注意】中斷連接端可以是Client端，也可以是Server端。
假設Client端發起中斷連接請求，也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文后，意思是說"我Client端沒有數據要發給你了"，但是如果你還有數據沒有發送完成，則不必急著關閉Socket，可以繼續發送數據。所以你先發送ACK，"告訴Client端，你的請求我收到了，但是我還沒準備好，請繼續你等我的消息"。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態，繼續等待Server端的FIN報文。當Server端確定數據已發送完成，則向Client端發送FIN報文，"告訴Client端，好了，我這邊數據發完了，準備好關閉連接了"。Client端收到FIN報文后，"就知道可以關閉連接了，但是他還是不相信網絡，怕Server端不知道要關閉，所以發送ACK后進入TIME_WAIT狀態，如果Server端沒有收到ACK則可以重傳。“，Server端收到ACK后，"就知道可以斷開連接了"。Client端等待了2MSL后依然沒有收到回復，則證明Server端已正常關閉，那好，我Client端也可以關閉連接了。Ok，TCP連接就這樣關閉了！
整個過程Client端所經歷的狀態如下：

屏幕快照 2016-11-23 下午8.52.08.png

而Server端所經歷的過程如下：

Paste_Image.png

【注意】 在TIME_WAIT狀態中，如果TCP client端最后一次發送的ACK丟失了，它將重新發送。TIME_WAIT狀態中所需要的時間是依賴于實現方法的。典型的值為30秒、1分鐘和2分鐘。等待之后連接正式關閉，并且所有的資源(包括端口號)都被釋放。
【問題1】為什么連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手？答：因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文后，可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能并不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，"你發的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送。故需要四步握手。
【問題2】為什么TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態？
答：雖然按道理，四個報文都發送完畢，我們可以直接進入CLOSE狀態了，但是我們必須假象網絡是不可靠的，有可以最后一個ACK丟失。所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文。