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这一次,彻底搞懂TCP3次握手、4次挥手好吗?

前言:相信有过面试经历的朋友们多多少少都会被问到经典的TCP3次握手、4次挥手过程问题,为何看了网上博客千百遍,即使当时记住了过一段时间又忘记了?原因就在于你没有真正的掌握,看死记硬背是不可能掌握的,只有深入了解它的底层原理才算真正掌握,才能应对面试官继续深入的挖掘提问。这几天为了彻底掌握TCP原理没少花时间,自觉得不敢说完全掌握,只是当做学习笔记记录下来,留给自己或者其他需要的人方便查看。

其实3次握手和4次挥手,总结起来就一句话:为了确保TCP正确地建立连接和断开连接

废话不多说先看一下被看了无数遍的3次握手流程图:


TCP三次握手.png

问:SYN、seq、ACK、ack到底什么鬼,老是记不住

  • 记住一点,凡是大写的,都叫标记位(Flag),标记位就是为了让双方知道此时的连接是请求连接,还是请求的确认。
  • 其他的小写都是序号或确认号,代表发送数据具体的值。
  • SYN请求号标记位,当 SYN=1、ACK=0时,表明这是一个建立连接的请求 。
  • seq序号,代表请求方将会发送的数据的第一个字节编号。
  • ACK确认号标记位,当ACK = 1时,确认号标记字段才有效。
  • ack返回的确认号, 注意是小写的,代表 接收方 收到收据后(也就是前面说的seq),这个确认号代表 希望对方下一次传输数据的第一个字节编号
知道了上面的概念后我们再来详细分析具体3尺握手流程
  1. 客户端第一次发送一条连接请求数据,SYN = 1,ACK = 0就是代表建立连接请求,发送的具体数据第一个字节编号记为x,赋值seq。
  2. 服务端收到请求后,返回 客户端的SYN = 1,加上自己的确认号ACK=1,发送的具体数据第一个字节编号记为y,赋值seq,希望客户端下一次返回编号x + 1个字节为止的数据,记为ack = x + 1
  3. 客户端收到服务端返回的请求确认后,再次发送数据,原封不动返回ACK = 1,这里就不需要再发送 SYN=1了,为什么呢?因为此时并不是跟服务端进行连接请求,而是连接确认,所以只需要返回ACK = 1代表确认,同样的,发送的具体数据第一个字节编号记为seq = x + 1,希望服务端下次传输的数据第一个字节编号记为ack = y + 1

扩展:状态解读

  • CLOSED: client处于关闭状态
  • LISTEN: server处于监听状态,等待client连接
  • SYN-RCVD: 表示server接受到了SYN报文,当收到client的ACK报文后,它会进入到ESTABLISHED状态
  • SYN-SENT: 表示client已发送SYN报文,等待server的第2次握手
  • ESTABLISHED: 表示连接已经建立

自以为学废了?提问:为什么TCP建立连接时候,要进行3次握手,2次不行吗?

一句话的答案:主要目的:防止server端一直等待,浪费资源

详细解释:
  1. 如果建立连接只需要2次握手,可能会出现的情况
    • 假设client发出的第一个连接请求报文段,因为网络延迟,在连接释放以后的某个时间才到达server 。
    • 本来这是一个早已失效的连接请求,但server收到此失效的请求后,误认为是client再次发出的一个新的连接请求 。
    • 于是server就向client发出确认报文段,同意建立连接
    • 如果不采用“3次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了 。
    • 由于现在client并没有真正想连接服务器的意愿,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据 。
    • 但server却以为新的连接已经建立,并一直等待client发来数据,这样,server的很多资源就白白浪费掉了
  2. 采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生 ,例如上述情况,client没有向server的确认发出确认,server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。

一图胜千言

TCP2次握手和3尺握手区别.png

问:第3次握手失败了,会怎么处理?

  • 此时server的状态为SYN-RCVD,若等不到client的ACK,server会重新发送SYN+ACK包
  • 如果server多次重发SYN+ACK都等不到client的ACK,就会发送RST包,强制关闭连接
  • 总结:轮询,多次没有响应关闭连接

四次挥手

一图胜千言
四次挥手drawio.png
FIN = 1:代表要求释放连接

问:释放连接为什么要4次?3次不行吗?

  • TCP是全双工模式
  • 第1次挥手:当主机1发出FIN报文段时
  • 表示主机1告诉主机2,主机1已经没有数据要发送了,但是,此时主机1还是可以接受来自主机2的数据
  • 第2次挥手:当主机2返回ACK报文段时
  • 表示主机2已经知道主机1没有数据发送了,但是主机2还是可以发送数据到主机1的
  • 第3次挥手:当主机2也发送了FIN报文段时
  • 表示主机2告诉主机1,主机2已经没有数据要发送了
  • 第4次挥手:当主机1返回ACK报文段时
  • 表示主机1已经知道主机2没有数据发送了。随后正式断开整个TCP连接
  • 3次不行的原因就是要确保对方确实收到断开连接的请求

至此,3次握手4次挥手讲解完毕,完结撒花~~

作者:经天纬地

原文链接:https://www.jianshu.com/p/eb936221dc5e

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