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TCP 三次握手与四次挥手解析
TCP 是一种双向通信协议，能够实现客户端与服务器之间的数据传输。为了建立和断开连接，TCP 使用三次握手进行连接建立，四次挥手进行连接释放。以下从基础到详细解析这两种过程。
TCP 三次握手
TCP 连接的建立需要三次握手完成，主要目的是确保双向通信的可靠性和顺序性。以下是具体过程：
SYN 位点：客户端向服务器发送一个 SYN 包，表示请求建立连接。SYN 包携带了客户端随机生成的序列号，用于标识后续数据包的顺序。 ACK 确认：服务器接收到 SYN 后，会回传一个 ACK 包。ACK 包中包含了一个确认号，确认客户端的序列号已经被接收。此外，服务器会在 ACK 中指定自己希望接收的下一个序列号，以便客户端知道后续数据包的编号。 SYN-ACK：客户端接收到服务器的 ACK 后，会向服务器发送一个 SYN-ACK 包。SYN-ACK 包既携带了客户端的序列号，又包含了对服务器序列号的确认。 连接建立完成：服务器接收到 SYN-ACK 后，会向客户端发送一个 ACK 包，双方完成三次握手，正式建立连接。 通过三次握手，TCP 不仅确保了通信双方能够互相发送数据，还保证了数据包的顺序性和可靠性。如果仅进行两次握手，可能会导致一方的初始序列号无法被确认，影响通信的可靠性。
为什么 TCP 需要三次握手
三次握手的主要作用包括信息对等和防止超时。通过三次握手，客户端和服务器能够相互告知初始序列号，并且彼此确认对方的序列号。这种机制避免了连接请求可能因为超时而导致的脏连接问题，确保了连接的可靠性。
TCP 四次挥手
断开一个 TCP 连接需要四次挥手完成，原因在于 TCP 是双向通信协议，两个方向的连接都需要关闭。在每个方向上，需要发送一个 FIN 请求，并等待对方的确认（ACK）。以下是详细过程：
发送 FIN 请求：当一方决定关闭连接时，会向对方发送一个 FIN 请求，表示不再发送更多数据。 等待 ACK 确认：发送 FIN 后，接收方需要确认接收到这个请求。ACK 包中包含了对 FIN 的确认，并指定了接收方希望接收的下一个序列号。 发送另一个 FIN 请求：在接收到 ACK 后，接收方会再次向发送方发送一个 FIN 请求，表示自己也要关闭连接。 等待最终 ACK 确认：发送方在收到第二个 FIN 请求后，会向接收方发送 ACK 确认。只有接收方也确认接收到这个 ACK，双方的连接才正式关闭。 为什么需要等待 2MSL
在四次挥手过程中，双方需要等待 2MSL（最大报文生存时间，大约 4 秒）以确保所有相关报文都已消失。2MSL 的目的是为了防止由于网络延迟或数据丢失导致的连接异常。具体原因包括：
防止丢失的报文：服务器发送 FIN 请求后，需要让客户端确认接收。如果客户端在 2MSL 内没有确认，服务器会重新发送 FIN 请求。 避免旧报文干扰：2MSL 时间足够长，可以确保所有与当前连接相关的报文都已从网络中消失，防止旧报文重复发送或干扰新连接。 TIME_WAIT 与 CLOSE_WAIT 的区别
在四次挥手过程中，连接状态会经历两个阶段：TIME_WAIT 和 CLOSE_WAIT。
- TIME_WAIT：表示连接已经请求断开，但尚未等待对方的确认。这种状态提示连接已经被一方主动关闭，等待对方的 ACK 确认。
- CLOSE_WAIT：表示连接已经请求断开，并且已经等待了对方的 ACK 确认。这种状态提示连接仍然需要继续等待。
两者都反映了连接关闭的过程，但区别在于状态的不同阶段。TIME_WAIT 表示等待确认，而 CLOSE_WAIT 表示正在等待确认。
总结
TCP 的三次握手和四次挥手机制确保了连接的可靠性和稳定性。三次握手通过三次通信确认双向序列号的对等，确保连接建立的可靠性。四次挥手则通过四次通信确认双向连接的关闭，避免了因网络延迟或数据丢失导致的连接异常。理解这些机制是掌握 TCP通信的核心内容。
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