TCP三次握手和四次挥手

TCP为什么是三次握手而不是二次或者是四次握手

• 为了实现可靠数据传输，TCP协议的通讯双方都必须维护一个序列号，以标识发送出去的数据包中，哪些是被对方收到的。
• 三次握手的过程既是双方相互告知序列号起始值，并确认对方已经收到序列号起始值的必经步骤。如果只有两次握手，至多只有连接发起房的起始序列号能被确认，选择方的序列号得不到确认。

TCP有6种标示

• SYN：synchronous 建立联机
• ACK：acknowledgement 确认
• PSH：push 传送
• FIN：finish 结束
• RET：reset重置
• URG：urgent紧急
• seq number：顺序编码
• ack number：确认编码

三次握手

• 第一次握手：主机A发送位码SYN=1，并随机产生顺序编码的数据包(seq number)到服务器，此时主机B由位码SYN得知客户端要求建立联机。
• 第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向主机A发送一个由确认编码ack number(seq numbser+1)，SYN=1，ACK=1，随机产生顺序编码，组成的数据包。
• 第三次握手：主机A接收到后检查顺序编码(ack number)是否正确，即第一次发送的顺序编码(seq number+1)，以及位码ACK=1是否正确，若正确，主机A会在发送ack number=(服务端的seq number+)，ACK=1，主机B收到后确认seq的值与ACK=1，则链接建立成功。

四次挥手

• 第一次挥手：当客户端的应用程序结束数据传输是，会向服务端发送一个带有FIN附加标记的报文段，此时客户端进入FIN_WAIT1状态，客户端不能在发送数据到服务端。
• 第二次挥手：服务端收到FIN报文会响应一个ACK报文，服务端进入CLOSE_WAIT状态。进入此状态后服务端把剩余未发送的数据发送到客户端，客户端收到服务端的ACK之后，进入FIN_WAIT2状态。
• 第三次挥手：服务端处理完自己待发送的数据之后，也会发送FIN断开链接的请求，服务端进入LAST_ACK状态。
• 第四次挥手：客户端收到服务端的断开链接请求后会启动一个定时器，该定时器时长是2MSL(最大段报文生存时间)，同时发送最后一次ACK报文。
  

衍生问题

1. 三次握手的第一次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

• 客户端发送报文之后会启动一个定时器，在超时之后未收到服务端的确认，会再次发送SYN请求，每次尝试的时间会是第一次的二倍，如果总的总尝试时间为75秒，此次建立链接失败。

2. 三次握手的第二次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

• 在发送完ACK+SYN报文后会启动一个定时器，超时没有收到ACK确认，会再次发送，会进行多次重试。超时时间依旧每次翻倍，重试次数可设置。

4. 三次握手的第三次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

• 客户端在发出ACK+SYN报文后会启动一个定时器，在超时触发还没收到ACK就确认是丢失了，会重试一次发送。

4. 如果客户端和服务端同时双方向建立连接，会出现什么情况

• 1. 此时只会建立一条全双工的TCP链接，不是两条。
• 2. 双方没有CS之分，两端都是同时承担两个角色，客户端和服务器。

5. 在四次挥手过程中客户端或者服务端突然挂掉，会怎么办

• 正常链接时，客户端突然挂掉，如果没有措施处理，那么就会出现客户端和服务端出现长时间空闲。此时服务端会发送一个探测报文，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

6. 为什么是4次挥手

• TCP是全双工的通信机制，每个方向必须单独进行关闭。TCP传输连接关闭的原则如下：
• 1. 当一端完成它的数据发送任务后就可以发送一个FIN字段置1的数据段来终止这个方向的数据发送；
• 2. 当另一端收到这个FIN数据段后，必须通知它的应用层，对端已经终止了那个方向的数据传送。