TCP 三次握手和 四次挥手

三次握手 (TCP 连接建立)

三次握手的目的是确保双方都具备发送和接收数据的能力，并且能正确同步初始序列号（ISN, Initial Sequence Number）。

过程

1. 客户端 → 服务器：SYN

   • 客户端发送 SYN（同步）包给服务器，并选择一个初始序列号 (ISN=x)。
   • 目的：告知服务器希望建立连接，并告知自己的序列号。

2. 服务器 → 客户端：SYN + ACK

   • 服务器收到 SYN 后，返回 SYN-ACK（同步 + 确认）包：
     • ACK 确认 客户端的 ISN（x+1）
     • 服务器自己也生成一个 ISN (ISN=y)，并发送 SYN 给客户端。

3. 客户端 → 服务器：ACK

   • 客户端收到 SYN-ACK 后，发送 ACK 确认：
     • 确认 服务器的 ISN（y+1）
   • 连接建立，数据可以开始传输。

这个握手步骤发生在 DNS 查询之后，TLS 握手（用于创建安全连接）之前。连接可以由连接的每一方独立终止，通过四次挥手，每一方独立地发送和接收一对 FIN（结束）和 ACK 消息。

四次挥手 (TCP 连接终止)

四次挥手的目的是确保数据传输完成后，双方都能优雅地关闭连接。

过程

1. 客户端 → 服务器：FIN

   • 客户端发送 FIN（Finish）包，表明 不再发送数据，但仍然可以接收数据。
   • 进入 FIN_WAIT_1 状态。

2. 服务器 → 客户端：ACK

   • 服务器收到 FIN 后，发送 ACK 确认。
   • 此时连接处于 半关闭 状态，服务器仍然可以向客户端发送数据。
   • 服务器进入 CLOSE_WAIT 状态。

3. 服务器 → 客户端：FIN

   • 服务器在发送完最后的数据后，发送 FIN，表示也要关闭连接。

4. 客户端 → 服务器：ACK

   • 客户端收到 FIN 后，发送 ACK，确认关闭。
   • 进入 TIME_WAIT 状态（等待一段时间，确保服务器收到 ACK）。
   • 最终连接关闭。

补充细节

1. 为什么三次握手需要三步？

   • 防止历史重复连接：如果只有两步，旧的 SYN 可能会被误认为是新连接，造成数据错误。
   • 确保双方的发送和接收能力都正常。

2. 为什么四次挥手需要四步？

   • TCP 连接是 全双工（即双方可以同时发送和接收），所以需要 双方分别关闭 各自的数据流。
   • 服务器可能需要等待数据发送完毕后再关闭，所以不能立即发送 FIN。

3. TIME_WAIT 状态的作用

   • 客户端在关闭后，会进入 TIME_WAIT 状态，保持一段时间（一般是 2 倍的 MSL，最大段生存时间）。
   • 目的：
     • 确保最后的 ACK 能够被服务器收到，避免服务器误以为连接未完全关闭。
     • 防止旧的重复数据包被误认为是新连接的数据包。

总结

• 三次握手 用于 建立连接，确保通信双方的收发能力正常，并同步初始序列号。
• 四次挥手 用于 终止连接，保证双方都能正确关闭数据流，防止数据丢失。
• TIME_WAIT 状态用于防止旧数据包干扰新连接，确保连接真正关闭。

这就是 TCP 可靠性的关键，也是其区别于 UDP（无连接）的重要特性！ 🚀