TCP三次握手建立鏈接與四次揮手斷開鏈接的示例分析

TCP三次握手建立鏈接與四次揮手斷開鏈接的示例分析，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

一步一個腳印。

先簡單介紹一下TCP協議。

  TCP(Transmission Control Protocol 傳輸控制協議)是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層協議。很復雜，但屬于不論程序員還是運維人員都必會的基本功。

  面向對象的——連接雙方在通信前需要預先建立一條連接，這猶如實際生活中的打電話，電話必須撥通了以后才能交流。

  可靠的——TCP協議中有諸多的規則來保障通信鏈路的可靠性，含應用數據分隔、重傳機制、對首部和數據校驗、對收到的數據進行排序，然后交給應用層、接收端會丟棄重復的數據、可進行流量控制。

TCP數據被封裝在一個IP數據報中，格式如下： 

含：端口號[16bit]、序號[32bit]、偏移[4bit]、Reserved [6bit]、標志[6bit]、窗口大小(window)[16bit]、校驗和[16bit]、緊急指針[16bit]、TCP選項

這里需要注意的：

• TCP的包是沒有IP地址的，那是IP層上的事，但是有源端口和目標端口。

• 一個TCP連接需要四個元組來表示是同一個連接（src_ip, src_port, dst_ip, dst_port）準確說是五元組，還有一個是協議。但因為這里只是說TCP協議，所以，這里我只說四元組。

• Sequence Number是包的序號，用來解決網絡包亂序（reordering）問題。

• Acknowledgement Number就是ACK——用于確認收到，用來解決不丟包的問題。

• Window又叫Advertised-Window，也就是著名的滑動窗口（Sliding Window），用于解決流控的。

• TCP Flag ，也就是包的類型，主要是用于操控TCP的狀態機的。

   URG: 緊急指針有效

   ACK：確認序號有效

   PSH：接收方應盡快將這個報文段交給應用層

   RST：重建連接

   SYN：同步序號，用來發起一個連接

   FIN： 發端完成發送任務（主動關閉）  

三次握手建立鏈接

1.請求端(client客戶端)發送一個SYN=1指明客戶打算連接的服務器的端口，TCP規定SYN=1時不能攜帶數據，但要消耗一個序號，因此聲明自己的初始序號seq為一個隨機數假定為seq=x。

2.服務端(server)對客戶端報文段進行確認，將確認序號設置為ACK=x+1。同時也請求連接客戶端，發送SYN=1，并且發送初始seq號假定為seq=y。

3.客戶端對服務端報文段進行確認，發送確認序號并同意與服務端建立連接ACK=y+1。

這三個報文段完成連接的建立。這個過程也稱為三次握手(three-way handshake)

四次揮手斷開鏈接

1.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.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.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的四次分手就這么愉快的完成了。

建立鏈接和斷開鏈接圖示如下：

下面來分解一下為什么是三次握手呢？

為了防止已失效的鏈接請求報文段突然又傳送到了服務器端，因而產生錯誤。舉一個“栗”子。

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。

那么又為什么是四次揮手呢？

TCP協議是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。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分手的原理，就需要了解四次分手過程中的狀態變化。

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