TCP的三次握手四次挥手

什么是TCP?

TCP是(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

传输层?对，简要的介绍下计算机网络的知识，计算机/计算机与服务器之间通过网络进行通信，为了规范通信数据的格式，普遍采用的分层的方式，常见的分层有OSI七层与TCP/IP五层网络架构，下图所示为OSI七层架构图示。

中间蓝色圆饼代表路由，A,B为需要通信的两台计算机，从最原始的数据DATA通过一层层协议的封装(如下)最后通过物理层发送出去。

接收端接收到后一层层的解封装将有效数据传递至应用层。

TCP是面向连接的，无论哪一方向另一方发送数据之前，都必须先在双方之间建立一条连接。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首部

要具体的了解三次握手，首先要了解TCP报文首部结构。

标志位字段(U、A、P、R、S、F)：占6比特。各 比特的含义如下:

URG：紧急比特(urgent),当URG=1时，表明紧急指针字段有效,代表该封包为紧急封包。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)， 且上图中的 Urgent Pointer 字段也会被启用。

ACK：确认比特(Acknowledge)。只有当ACK=1时确认号字段才有效,代表这个封包为确认封包。当ACK=0时，确认号无效。

PSH：(Push function)若为1时，代表要求对方立即传送缓冲区内的其他对应封包，而无需等缓冲满了才送。

RST：复位比特(Reset) ,当RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因)，必须释放连接，然后再重新建立运输连接。

SYN：同步比特(Synchronous)，SYN置为1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文,通常带有 SYN 标志的封包表示『主动』要连接到对方的意思。

FIN：终止比特(Final)，用来释放一个连接。当FIN=1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

各部分含义详解请看文章TCP首部结构

三次握手

了解了TCP首部结构之后，下面看所谓的三次握手。

1.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;

2.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;

3.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。

完成了三次握手，客户端和服务器端就可以开始传送数据。以上就是TCP三次握手的总体介绍。

四次挥手

当客户端和服务器通过三次握手建立了TCP连接以后，当数据传送完毕，肯定是要断开TCP连接的啊。那对于TCP的断开连接，这里就有了神秘的“四次挥手”。

1.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;

2.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，我也没有数据要发送了，可以进行关闭连接了;

3.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CLOSE_WAIT状态;

4.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。

至此，TCP的四次挥手就这么愉快的完成了。当你看到这里，你的脑子里会有很多的疑问，很多的不懂，感觉很凌乱;没事，我们继续总结。

总结

为什么要三次握手?

既然总结了TCP的三次握手，那为什么非要三次呢?怎么觉得两次就可以完成了。那TCP为什么非要进行三次连接呢?在谢希仁的《计算机网络》中是这样说的：

为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。

在书中同时举了一个例子，如下：

“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，

而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一

个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新

的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server

发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，

也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，

server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，

client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。”

这就很明白了，防止了服务器端的一直等待而浪费资源。

为什么要四次挥手?

那四次挥手又是为何呢?TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工 模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2， 它的数据已经全部发送完毕了;但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文 段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN 报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此 就会愉快的中断这次TCP连接。如果要正确的理解四次挥手的原理，就需要了解四次挥手过程中的状态变化。

FIN_WAIT_1: 这个状态要好好解释一下，其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等 待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是：FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时， 它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报 文后，则进入到FIN_WAIT_2状态，当然在实际的正常情况下，无论对方何种情况下，都应该马上回应ACK 报文，所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的，而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。 (主动方)

FIN_WAIT_2：上面已经详细解释了这种状态，实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET，表示半连接，也即 有一方要求close连接，但另外还告诉对方，我暂时还有点数据需要传送给你(ACK信息)，稍后再关闭连接。 (主动方)

CLOSE_WAIT：这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN 报文给自己，你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，实 际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，如果没有的话，那么你也就可以 close这个 SOCKET，发送FIN报文给对方，也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下，需要完成的事情是等待你去关 闭连接。(被动方)

LAST_ACK: 这个状态还是比较容易好理解的，它是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报 文。当收到ACK报文后，也即可以进入到CLOSED可用状态了。(被动方)

TIME_WAIT: 表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。 如果FINWAIT1状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无 须经过FIN_WAIT_2状态。(主动方)

CLOSED: 表示连接中断。