面试官：介绍一下TCP的三次握手和四次挥手。

三次握手指的是客户端和服务端建立连接的过程。 三次握手这个过程需要了解TCP报文的一些关键字段如下：

1. 序列号：本次发送的数据的号码

2. 确认应答号：期望下一次收到的报文开始的序列号（接收方发送给发送方的，表示在这个号码之前的序列号确保都收到了）

3. 控制位：表示报文的类型

   0. syn，建立连接时发送
   1. ack，表示报文是确认报文
   2. rst，表示连接出错，需要重新建立连接
   3. fin，表示断开连接请求

序列号用来解决包乱序问题（因为网络时延问题，包可能是不同时间到达的，根据序列号来排序）

确认应答号，用来解决可靠性问题（确认应答号表示前面的都收到了）

在linux中，是通过源地址+源端口+目标地址+目标端口来确保tcp连接的唯一性。

三次握手过程

1. 客户端发起第一次握手，随机生成一个序列号（序列号的生成有讲究）isn，发送一个syn报文给服务端。

2. 服务端在收到syn报文以后，也随机生成一个序列号（服务端也要发送数据，两边各自用自己的序列号，记录最新的就行），然后发送一个syn+ack报文给客户端（这里就是四次握手合并成三次握手，本来应该是ack+syn）。其中确认应答号是isn+1，序列号是isn1

3. 客户端在收到服务端的ack+syn报文以后，发送一个ack报文给服务端，其中确认应答号是isn1+1。

自此，连接建立。

经典问题是为什么不是两次握手或者是四次握手。

四次握手上面已经解答了。

不能两次握手的原因如下：

1. 假如只有两次握手，那么服务端在收到第一次客户端发送的syn报文以后就是连接建立状态，客户端发送的syn报文可能重复多次，也就会导致连接多次建立，浪费资源。（创建销毁）

2. 现在三次握手，有了syn_received状态，就可以避免直接establish状态。因为客户端发现报文不对的时候，可以及时阻止连接建立。

三次握手的过程不能忽略两端的状态。两端的状态是由socket提供的。

第一次握手时：

客户端：syn_sent_start。服务端：syn_recd_start

第二次握手时：

客户端：syn_sent_end。服务端：syn_recd_start

第三次握手时：

客户端：es_start。服务端：es_start

四次挥手过程

四次挥手指的是安全关闭tcp连接的过程。

1. 客户端和服务端都可以主动关闭连接。其中一方发起关闭请求时（成为主动关闭方），就发一个fin类型的报文给对方。

2. 被动关闭一方收到fin报文以后，发送ack给主动关闭方，代表收到了信息。

但这个时候不是立马关闭的，因为被动关闭方还有消息可能还发完！

3. 所以等待被动关闭方发送完消息以后，就会发送一个fin报文给主动关闭方，主动关闭方收到fin报文以后，回复ack报文给被动关闭方，被动关闭方收到以后正式关闭。

4. 主动关闭方还要等待2msi时间才关闭（2msi表示往返时间内，数据报能存活的最大时间），因为ack报文可能丢失，要等待主动关闭方重发fin报文，重新发送ack报文，帮助被动关闭方顺利关闭。

在这个过程中同样也要注意双方的状态问题（见下图）。

面试常考的是介绍一下TIME_WAIT这个状态。（也就是为什么要等待一段时间再关闭）

1. 显然这个机制会帮助被动关闭方正确地关闭。
2. 更重要的是防止历史连接中的数据，被后面相同四元组的连接错误的接收。假如没有这个机制，主动关闭方发出ack以后直接关闭，网络上可能还游走着数据包。有可能重新打开的时候，数据包来了，刚好数据包序列号和应答号符合，客户端接收到了。就会造成数据错乱问题。

附：图都来自小林coding，更加详细的可以看4.1 TCP 三次握手与四次挥手面试题 | 小林coding (xiaolincoding.com)