TCP的三次握手四次揮手，估計大家都聽過。但是真的能把每一步說明白的人比較少。我還記得在之前面試的時候被面試官一頓問，然后一臉懵B... 都是大學(xué)沒好好上課 ，這篇文章就跟大家講講到底這三握四揮是在搞什么飛機(jī)。

三次握手

握手是指的雙方進(jìn)行連接的操作。

三次握手（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

為什么是三次握手

確認(rèn)通信能力

我們要明白，如果需要進(jìn)行通信，首先需要保證的是雙方都具有發(fā)信和收信能力。在不知雙方能力狀態(tài)下進(jìn)行的通信都是無法保證可靠性和通信效率的。那么通信雙方如何確認(rèn)對方的通信能力呢？

A請求B進(jìn)行連接。（B已確認(rèn)B的收信能力和A的發(fā)信能力）

B返回ACK相應(yīng)。（A已確認(rèn)雙方的收發(fā)能力）

A返回ACK并建立連接。（B確認(rèn)雙方收發(fā)能力） 上面可以看到，至少是進(jìn)行三次握手，才能確認(rèn)雙方能力。

防止產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)連接

網(wǎng)絡(luò)通信情況復(fù)雜，不可能保證每一消息都能正常到達(dá)其目的地。在TCP連接中，TTL的網(wǎng)絡(luò)報文的生存時間一般都會比TCP的連接超時時間要長。這樣就有可能出現(xiàn)一個問題。A在發(fā)送第一次連接請求時，可能網(wǎng)絡(luò)擁塞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包未短時間內(nèi)到達(dá)。到達(dá)超時時間后，A又發(fā)送了一次連接請求，這次正常進(jìn)行連接。連接結(jié)束斷開后，A的第一次連接請求到達(dá)B，B返回ack。如果是兩次握手，A通過當(dāng)前的狀態(tài)，直接拒絕B的請求，但B會單方面認(rèn)為連接已經(jīng)建立，實際上并不是...

每一次握手到底是傳輸了什么？

想知道除了ip和端口號，每次傳輸?shù)男畔⑹鞘裁?#xff0c;我們首先得知道TCP傳輸信息的結(jié)構(gòu)。

TCP報文結(jié)構(gòu)（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

第一次握手

• 首先會將TCP的header部分的控制位（上圖的flags）中的SYN置為1。表示希望建立連接。
• 還有一個重要的數(shù)據(jù)，seq，即序號。這個東西是干嘛用的呢？這個涉及到TCP安全性和可靠性，與ack即確認(rèn)號緊密相關(guān)。TCP在傳輸數(shù)據(jù)時，如果數(shù)據(jù)比較大，會進(jìn)行拆分操作，將大數(shù)據(jù)拆成一個個小的數(shù)據(jù)包。序號就是在這個時候用的。我們必須要知道這個包的順序是什么，才能把真正的數(shù)據(jù)在服務(wù)端還原。seq的順序并不是從0或者1開始的，而是一個隨機(jī)值。因為如果序號從1開始，那么整個通信的過程非常容易被預(yù)測。正因為是隨機(jī)的，所以對方不知道你的seq，所以我們需要在開始收發(fā)數(shù)據(jù)之前，將seq先發(fā)送給對方。序號的初始值的傳遞就是通過SYN=1的操作傳遞的。

客戶端此時處于同步狀態(tài)，即可以建立連接。服務(wù)端處于監(jiān)聽狀態(tài)。

第二次握手

• 標(biāo)志位。因為已經(jīng)收到了客戶端的建立連接請求。所以必須要發(fā)送ack，以告知客戶端自己已經(jīng)收到消息。所以ACK的標(biāo)志位要置為1，且SYN也是1，因為還未建立連接。
• seq。同第一次握手一樣，也是一個隨機(jī)值（TCP為全雙工，所以雙方都需要保留seq方便處理數(shù)據(jù)包）。
• ack。是對客戶端發(fā)過來的序列號進(jìn)行計算得到的。

服務(wù)端處于SYN接收狀態(tài)。

第三次握手

• 標(biāo)志位。此時只需要ACK=1。SYN已經(jīng)不需要了，雙方已經(jīng)同步完seq等信息。
• seq。可以說是第二次握手收到的ack。
• ack。是對第二次握手收到的序列號進(jìn)行計算得到的。用以告知已收到二次握手信息。

客戶端處于連接建立狀態(tài)，服務(wù)端收到信息之后也會進(jìn)入連接建立狀態(tài)，雙方可以進(jìn)行通信。

四次揮手

TCP連接在數(shù)據(jù)傳輸完成之后需要關(guān)閉，不然會一直占用系統(tǒng)資源。TCP的連接關(guān)閉需要四次通信才行，分手也是個麻煩事兒。

為什么四次才能斷開連接呢？

分手這件事情，兩邊都說明白，分別斷開即可。但是想要確認(rèn)對方都要斷開，那么一次兩次是不夠的。

四次揮手（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

我們還是拿A、B來舉例。假設(shè)A要主動斷開和B的連接。

A發(fā)送斷開請求。（需要等待B的回復(fù)，不然B未收到消息 就單方面的斷開有點不負(fù)責(zé)任。超時重傳）

B收到請求并回復(fù)A。（B收到請求后，很傷心，但是沒有辦法，只能斷開連接，但是B是被動的接收斷開，所以需要通知其應(yīng)用程序做關(guān)閉準(zhǔn)備）

B這邊準(zhǔn)備完了，通知A可以斷開了。

A回復(fù)B，我收到消息了，斷開連接吧。

請求發(fā)送的信息是什么？

關(guān)閉連接抓包

關(guān)閉由哪方開始？

答案是哪邊都可以，無論是客戶端還是服務(wù)器端，都可以主動發(fā)起關(guān)閉請求。發(fā)起關(guān)閉請求的前提是數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，不一定非得等待對方確認(rèn)完成。

第一次揮手

假設(shè)客戶端發(fā)起關(guān)閉請求。那么客戶端發(fā)完消息后，會進(jìn)入FIN_WAIT階段。此處已經(jīng)無法再發(fā)送應(yīng)用程序消息，只能處理關(guān)閉相關(guān)信息。

第二次揮手

服務(wù)端收到第一次揮手消息后，返回收到消息的ack。服務(wù)端會進(jìn)入CLOSE_WAIT階段。這個階段是等待關(guān)閉階段，通知應(yīng)用程序發(fā)送剩余數(shù)據(jù)，處理現(xiàn)場信息，關(guān)閉相應(yīng)資源。

第三次揮手

你應(yīng)該有點好奇為什么第三次揮手和第二次揮手都是同一個服務(wù)。第二次主要是一個ack響應(yīng)，第三次主要是一個服務(wù)端關(guān)閉通知消息。兩者目的不同。等到三次揮手完畢，那么服務(wù)端會進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)，即等待最后客戶端（主動發(fā)起關(guān)閉的一方）的ack確認(rèn)。

第四次揮手

第四次揮手是主動發(fā)起關(guān)閉的一方A，對被動關(guān)閉一方B的FIN消息的確認(rèn)。第四次信息發(fā)送完成后，A會進(jìn)入TIME_WAIT階段，而不是直接刪除套接字。具體原因我們在下面講。收到第四次揮手信息后，B會直接進(jìn)行關(guān)閉操作。

為什么會有TIME_WAIT？

還是那句話，網(wǎng)絡(luò)并不是一個理想世界，任何異常情況都有可能發(fā)生。為了保證TCP連接能夠正常關(guān)閉，主動發(fā)起關(guān)閉方不能直接刪除套接字，而是需要經(jīng)過一段時間等待。這個時間一般是2MSL(Maxumun Segment Lifetime 最大報文生存時間)。原因如下

• 確認(rèn)被動關(guān)閉方能夠正常進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。假設(shè)B未收到A最后的一個ack，會再次發(fā)送FIN消息(第三次揮手)，如果A已經(jīng)CLOSE了，那么B就會一直重試發(fā)送。所以A必須要進(jìn)行一段時間的等待。
• 防止失效請求。假設(shè)A關(guān)閉了此次連接，又重新在原來的端口號上開啟了新的連接。原來在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的一些包（已失效但未超過ttl）到來之后，無法進(jìn)行區(qū)分是否是正常的包，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂。

舉個例子來證明沒有TIME_WAIT的情況。

A斷開了，并且刪除了套接字。

B沒有收到A的最后一次ack，導(dǎo)致FIN重發(fā)。

A重新開啟了新的套接字新的連接，但是這個套接字和之前刪除的套接字擁有相同的端口號。

B后來重發(fā)的FIN會錯誤的跑到新的套接字，導(dǎo)致A開始執(zhí)行斷開操作。

所以TIME_WAIT也是為了防止上面的誤刪除。

總結(jié)

在并發(fā)量很高的時候，熟悉TCP的原理和參數(shù)調(diào)優(yōu)變得尤為重要。我們關(guān)注的不僅僅是幾次握手、幾次揮手，也應(yīng)該關(guān)注一些細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)決定成敗。更應(yīng)該多問問為什么如此設(shè)計，能解決什么問題。

后續(xù)

后續(xù)主要是與大家分享討論一下對TCP的滑動窗口機(jī)制和可靠性保障的理解。如果有時間，可以跟大家分享一下TCP的參數(shù)等配置相關(guān)內(nèi)容。

一個分享Java后端知識的原創(chuàng)公眾號

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的tcp 二次握手时延_一篇搞懂TCP的三次握手 四次挥手的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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