TCP/IP協議中三次握手四次揮手的原理及流程分析

當初學的是通信專業，畢業以后，同學們各奔東西，去追逐自己的夢想，奔波于大大小小的工地之間。哈哈，開個玩笑，也有厲害的，進了某某研究所，嗯？他爸不是所長，內心不要太陰暗。記得有一門十分高大上的課程，名字叫做計算機網絡（大概是這個名字吧）。里面有一個關于握手的概念，現在溫習一下。

先來看看原理圖：

TCP是面向連接的，無論哪一方向另一方發送數據之前，都必須先在雙方之間建立一條連接。在TCP/IP協議中，TCP 協議提供可靠的連接服務，連接是通過三次握手進行初始化的。三次握手的目的是同步連接雙方的序列號和確認號 并交換 TCP窗口大小信息。

1.第一次握手：建立連接。客戶端發送連接請求報文段，將SYN位置為1，Sequence Number為x;然后，客戶端進入SYN_SEND狀態，等待服務器的確認;

2.第二次握手：服務器收到SYN報文段。服務器收到客戶端的SYN報文段，需要對這個SYN報文段進行確認，設置Acknowledgment Number為x+1(Sequence Number+1);同時，自己自己還要發送SYN請求信息，將SYN位置為1，Sequence Number為y;服務器端將上述所有信息放到一個報文段(即SYN+ACK報文段)中，一并發送給客戶端，此時服務器進入SYN_RECV狀態;

3.第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK報文段。然后將Acknowledgment Number設置為y+1，向服務器發送ACK報文段，這個報文段發送完畢以后，客戶端和服務器端都進入ESTABLISHED狀態，完成TCP三次握手。

完成了三次握手，客戶端和服務器端就可以開始傳送數據。以上就是TCP三次握手的總體介紹。

那四次揮手呢?

當客戶端和服務器通過三次握手建立了TCP連接以后，當數據傳送完畢，肯定是要斷開TCP連接的啊。那對于TCP的斷開連接，這里就有了神秘的“四次揮手”。

1.第一次揮手：主機1(可以使客戶端，也可以是服務器端)，設置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主機2發送一個FIN報文段;此時，主機1進入FIN_WAIT_1狀態;這表示主機1沒有數據要發送給主機2了;

2.第二次揮手：主機2收到了主機1發送的FIN報文段，向主機1回一個ACK報文段，Acknowledgment Number為Sequence Number加1;主機1進入FIN_WAIT_2狀態;主機2告訴主機1，我也沒有數據要發送了，可以進行關閉連接了;

3.第三次揮手：主機2向主機1發送FIN報文段，請求關閉連接，同時主機2進入CLOSE_WAIT狀態;

4.第四次揮手：主機1收到主機2發送的FIN報文段，向主機2發送ACK報文段，然后主機1進入TIME_WAIT狀態;主機2收到主機1的ACK報文段以后，就關閉連接;此時，主機1等待2MSL后依然沒有收到回復，則證明Server端已正常關閉，那好，主機1也可以關閉連接了。

至此，TCP的四次揮手就這么愉快的完成了。當你看到這里，你的腦子里會有很多的疑問，很多的不懂，感覺很凌亂;沒事，我們繼續總結。

為什么要三次握手?

所謂三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP連接，就是指建立一個TCP連接時，需要客戶端和服務端總共發送3個包以確認連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執行connect來觸發。

既然總結了TCP的三次握手，那為什么非要三次呢?怎么覺得兩次就可以完成了。那TCP為什么非要進行三次連接呢?在謝希仁的《計算機網絡》中是這樣說的：

為了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到了服務端，因而產生錯誤。

在書中同時舉了一個例子，如下：

"已失效的連接請求報文段”的產生在這樣一種情況下：client發出的第一個連接請求報文段并沒有丟失，

而是在某個網絡結點長時間的滯留了，以致延誤到連接釋放以后的某個時間才到達server。本來這是一

個早已失效的報文段。但server收到此失效的連接請求報文段后，就誤認為是client再次發出的一個新

的連接請求。于是就向client發出確認報文段，同意建立連接。假設不采用“三次握手”，那么只要server

發出確認，新的連接就建立了。由于現在client并沒有發出建立連接的請求，因此不會理睬server的確認，

也不會向server發送數據。但server卻以為新的運輸連接已經建立，并一直等待client發來數據。這樣，

server的很多資源就白白浪費掉了。采用“三次握手”的辦法可以防止上述現象發生。例如剛才那種情況，

client不會向server的確認發出確認。server由于收不到確認，就知道client并沒有要求建立連接。"

這就很明白了，防止了服務器端的一直等待而浪費資源。

為什么要四次揮手?

那四次揮手又是為何呢?

所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連接，就是指斷開一個TCP連接時，需要客戶端和服務端總共發送4個包以確認連接的斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務端任一方執行close來觸發。

TCP協議是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的運輸層通信協議。TCP是全雙工 模式，這就意味著，當主機1發出FIN報文段時，只是表示主機1已經沒有數據要發送了，主機1告訴主機2， 它的數據已經全部發送完畢了;但是，這個時候主機1還是可以接受來自主機2的數據;當主機2返回ACK報文 段時，表示它已經知道主機1沒有數據發送了，但是主機2還是可以發送數據到主機1的;當主機2也發送了FIN 報文段時，這個時候就表示主機2也沒有數據要發送了，就會告訴主機1，我也沒有數據要發送了，之后彼此 就會愉快的中斷這次TCP連接。如果要正確的理解四次揮手的原理，就需要了解四次揮手過程中的狀態變化。

FIN_WAIT_1: 這個狀態要好好解釋一下，其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態的真正含義都是表示等 待對方的FIN報文。而這兩種狀態的區別是：FIN_WAIT_1狀態實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態時， 它想主動關閉連接，向對方發送了FIN報文，此時該SOCKET即進入到FIN_WAIT_1狀態。而當對方回應ACK報 文后，則進入到FIN_WAIT_2狀態，當然在實際的正常情況下，無論對方何種情況下，都應該馬上回應ACK 報文，所以FIN_WAIT_1狀態一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2狀態還有時常常可以用netstat看到。 (主動方)

FIN_WAIT_2：上面已經詳細解釋了這種狀態，實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET，表示半連接，也即 有一方要求close連接，但另外還告訴對方，我暫時還有點數據需要傳送給你(ACK信息)，稍后再關閉連接。 (主動方)

CLOSE_WAIT：這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎么理解呢?當對方close一個SOCKET后發送FIN 報文給自己，你系統毫無疑問地會回應一個ACK報文給對方，此時則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢，實 際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數據發送給對方，如果沒有的話，那么你也就可以 close這個 SOCKET，發送FIN報文給對方，也即關閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態下，需要完成的事情是等待你去關 閉連接。(被動方)

LAST_ACK: 這個狀態還是比較容易好理解的，它是被動關閉一方在發送FIN報文后，最后等待對方的ACK報 文。當收到ACK報文后，也即可以進入到CLOSED可用狀態了。(被動方)

TIME_WAIT: 表示收到了對方的FIN報文，并發送出了ACK報文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用狀態了。 如果FINWAIT1狀態下，收到了對方同時帶FIN標志和ACK標志的報文時，可以直接進入到TIME_WAIT狀態，而無 須經過FIN_WAIT_2狀態。(主動方)

CLOSED: 表示連接中斷。

總結

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