TCP为什么要三次握手
客户端和服务端都需要知道各自可收发,因此需要三次握手
- 第一次握手成功让服务端知道了客户端具有发送能力
- 第二次握手成功让客户端知道了服务端具有接收和发送能力,但此时服务端并不知道客户端是否接收到了自己发送的消息
- 为了防止出现失效的连接请求报文段被服务端接收的情况,从而产生错误。所以第三次握手就起到了这个作用。
TCP有6种标示:SYN(建立联机) ACK(确认) PSH(传送) FIN(结束) RST(重置) URG(紧急)
第一次握手
客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后,客户端便进入 SYN-SENT 状态
第二次握手
服务端收到连接请求报文段后,如果同意连接,则会发送一个应答,该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号,发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态
第三次握手
当客户端收到连接同意的应答后,还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED 状态,服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态,此时连接建立成功。
PS:第三次握手中可以包含数据,通过快速打开(TFO)技术就可以实现这一功能。其实只要涉及到握手的协议,都可以使用类似 TFO 的方式,客户端和服务端存储相同的 cookie,下次握手时发出 cookie 达到减少 RTT 的目的。
举例:已失效的连接请求报文段
客户端发送了一个连接请求 A,但是因为网络原因造成了超时,这时 TCP 会启动超时重传的机制再次发送一个连接请求 B。此时请求顺利到达服务端,服务端应答完就建立了请求,然后接收数据后释放了连接。
假设这时候连接请求 A 在两端关闭后终于抵达了服务端,那么此时服务端会认为客户端又需要建立 TCP 连接,从而应答了该请求并进入 ESTABLISHED 状态。但是客户端其实是 CLOSED 的状态,那么就会导致服务端一直等待,造成资源的浪费。
PS:在建立连接中,任意一端掉线,TCP 都会重发 SYN 包,一般会重试五次,在建立连接中可能会遇到 SYN Flood 攻击。遇到这种情况你可以选择调低重试次数或者干脆在不能处理的情况下拒绝请求
断开链接四次握手
为了确保数据能够完成传输。因为当服务端收到客户端的 FIN 报文后,发送的 ACK 报文只是用来应答的,并不表示服务端也希望立即关闭连接
- 客户端要求断开连接,发送一个断开的请求,这个叫作(FIN)。
- 服务端收到请求,然后给客户端一个 ACK,作为 FIN 的响应。
- 这里你需要思考一个问题,可不可以像握手那样马上传 FIN 回去?
- 其实这个时候服务端不能马上传 FIN,因为断开连接要处理的问题比较多,比如说服务端可能还有发送出去的消息没有得到 ACK;也有可能服务端自己有资源要释放。因此断开连接不能像握手那样操作——将两条消息合并。所以,
服务端经过一个等待,确定可以关闭连接了,再发一条 FIN 给客户端。 - 客户端收到服务端的 FIN,同时客户端也可能有自己的事情需要处理完,比如客户端有发送给服务端没有收到 ACK 的请求,客户端自己处理完成后,再给服务端发送一个 ACK
当只有服务端把所有的报文都发送完了,才会发送
FIN 报文,告诉客户端可以断开连接了,因此在断开连接时需要四次挥手。
- 关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了
- 所以你未必会马上关闭
SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
第一次握手
若客户端 A 认为数据发送完成,则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。
第二次握手
B 收到连接释放请求后,会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包,并进入 CLOSE_WAIT状态,此时表明 A 到 B 的连接已经释放,不再接收 A 发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的,所以 B 仍旧可以发送数据给 A
第三次握手
B如果此时还有没发完的数据会继续发送,完毕后会向A发送连接释放请求,然后B便进入LAST-ACK状态。- PS:通过延迟确认的技术(通常有时间限制,否则对方会误认为需要重传),可以将第二次和第三次握手合并,延迟
ACK包的发送。
第四次握手
A 收到释放请求后,向 B 发送确认应答,此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL(最大段生存期,指报文段在网络中生存的时间,超时会被抛弃) 时间,若该时间段内没有B的重发请求的话,就进入 CLOSED 状态。当B收到确认应答后,也便进入 CLOSED 状态。
- 为什么
A要进入TIME-WAIT状态,等待2MSL时间后才进入CLOSED状态? - 为了保证
B能收到A的确认应答。若A发完确认应答后直接进入CLOSED状态,如果确认应答因为网络问题一直没有到达,那么会造成B不能正常关闭。
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