三次握手 四次挥手
建立TCP连接需要三次握手, 而断开连接需要执行四次挥手.
信号
- SYN 同步
- ASK 确认
- PSH 推送
- FIN 结束
- URG 紧急
- RST 重置
三次握手
- TCP服务器进程首先创建进程控制块TCB, 服务器进入LISTEN监听状态, 时刻准备接受客户进程的请求
- 客户端
- 创建TCB传输控制块. 发出请求报文
- 同步为SYN=1, 初始序列号seq=x
- 客户端进入同步发送状态SYN-SEND
- TCP报文规定, SYN报文段不能携带数据, 但是需要消耗一个序列号
- 服务器
- 收到客户单请求报文, 如果同意连接, 发送确认报文
- 发送报文: ACK=1, SYN=1, 确认号ack_number=x+1, seq=y
- 服务器进入
同步收到状态SYN-RCVD - 该报文不能懈怠数据, 但是需要消耗一个序列号
- 客户端
- 收到报文后, 还需要向服务器确认
- 发送: ACK=1, ack_number=y+1
- 客户端进入
ESTABLISHED已经建立连接状态 - TCP规定: 该报文可以携带数据, 但是如果没有携带数据的话, 不用消耗一个序号
- 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。
三次握手的目的:
- 消除旧有的连接请求SYN消息, 对新连接的干扰, 同步连接双方的序列号和确认号码, 交换TCP窗口的大小信息
- 如果采用的是三次握手，就算是那一次失效的报文传送过来了，服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文，但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认，就知道客户端并没有请求连接。
四次挥手
- 客户端
- 发出连接释放报文，并且停止发送数据。
- 释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u
- 客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态
- TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
- 服务器
- 发出确认报文，ACK=1，ack_number=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，
- 服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。
- TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。
- 这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
- 客户端 (客户端收到服务器的确认请求后)
- 客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态
- 等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
- 服务端
- 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文
- FIN=1, ack=u+1
- 由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w
- 服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
- 客户端
- 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1
- 客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。
- 注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
- 服务端
- 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。
- 同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
为什么客户端最后还要等待2MSL？
MSL（Maximum Segment Lifetime），TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。
第一，保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器，因为这个ACK报文可能丢失，站在服务器的角度看来，我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了，客户端还没有给我回应，应该是我发送的请求断开报文它没有收到，于是服务器又会重新发送一次，而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文，接着给出回应报文，并且会重启2MSL计时器。
第二，防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后，在这个2MSL时间中，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。
为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？
建立连接的时候， 服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。
而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。
如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。
服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，
若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75分钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
TCP 三次握手 四次挥手.png
