【原创】笔记 | 面试又挂了，只因问了：TCP三次握手和四次挥手

2020-06-12 1795点热度 0人点赞 0条评论

面试官：跟我讲讲TCP的三次握手和四次挥手流程，为什么是三次握手或四次挥手？

面试者：额......不太记得了.....gg..

在前面的文章知道，《TCP与UDP的区别》，到《TCP是如何保证可靠性》。那么接下来就是TCP的核心了，即TCP的可靠性依赖其：三次握手和四次挥手。

先思考下这三个面试题：

1、TCP 为什么三次握手而不是两次握手？

2、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

3、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。

tcp三次握手和四次挥手交互图：

三次握手：

第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x；然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；
第二次握手：服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段，需要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1)；同时，自己自己还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为y；服务器端将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

四次挥手：

第一次挥手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；

第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；
第四次挥手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

三次握手可以简单通俗理解为：

1）A要跟B聊天，问B在吗（收到了吗）？（SYN）

2）B收到A，B回复A说收到了，那我们开始吧。（ACK+SYN）

3）A收到B的回复，A：那我们开始聊天（数据传输）。（ACK）

四次挥手可以简答理解为：

1）A跟B说，我要停止聊天了，你（B）还在吗？准备中断聊天了（FIN）

2）B收到A的消息，B回复A说：我在。（ACK）

3）B再发一条消息给A说，A你可以停止了。（FIN）

4）A收到B说可以停止发消息了，A回复B说：收到！（ACK）

1、TCP 为什么三次握手而不是两次握手？

为了实现可靠数据传输，TCP 协议的通信双方，都必须维护一个序列号，以标识发送出去的数据包中，哪些是已经被对方收到的。三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值，并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤。如果只是两次握手，至多只有连接发起方的起始序列号能被确认，另一方选择的序列号则得不到确认。

2、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

3、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？