TCP/IP協(xié)議中三次握手四次揮手的原理及流程分析

當(dāng)初學(xué)的是通信專業(yè)，畢業(yè)以后，同學(xué)們各奔東西，去追逐自己的夢(mèng)想，奔波于大大小小的工地之間。哈哈，開個(gè)玩笑，也有厲害的，進(jìn)了某某研究所，嗯？他爸不是所長，內(nèi)心不要太陰暗。記得有一門十分高大上的課程，名字叫做計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（大概是這個(gè)名字吧）。里面有一個(gè)關(guān)于握手的概念，現(xiàn)在溫習(xí)一下。

先來看看原理圖：

TCP是面向連接的，無論哪一方向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都必須先在雙方之間建立一條連接。在TCP/IP協(xié)議中，TCP 協(xié)議提供可靠的連接服務(wù)，連接是通過三次握手進(jìn)行初始化的。三次握手的目的是同步連接雙方的序列號(hào)和確認(rèn)號(hào) 并交換 TCP窗口大小信息。

1.第一次握手：建立連接?？蛻舳税l(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文段，將SYN位置為1，Sequence Number為x;然后，客戶端進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器的確認(rèn);

2.第二次握手：服務(wù)器收到SYN報(bào)文段。服務(wù)器收到客戶端的SYN報(bào)文段，需要對(duì)這個(gè)SYN報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)，設(shè)置Acknowledgment Number為x+1(Sequence Number+1);同時(shí)，自己自己還要發(fā)送SYN請(qǐng)求信息，將SYN位置為1，Sequence Number為y;服務(wù)器端將上述所有信息放到一個(gè)報(bào)文段(即SYN+ACK報(bào)文段)中，一并發(fā)送給客戶端，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài);

3.第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK報(bào)文段。然后將Acknowledgment Number設(shè)置為y+1，向服務(wù)器發(fā)送ACK報(bào)文段，這個(gè)報(bào)文段發(fā)送完畢以后，客戶端和服務(wù)器端都進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成TCP三次握手。

完成了三次握手，客戶端和服務(wù)器端就可以開始傳送數(shù)據(jù)。以上就是TCP三次握手的總體介紹。

那四次揮手呢?

當(dāng)客戶端和服務(wù)器通過三次握手建立了TCP連接以后，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完畢，肯定是要斷開TCP連接的啊。那對(duì)于TCP的斷開連接，這里就有了神秘的“四次揮手”。

1.第一次揮手：主機(jī)1(可以使客戶端，也可以是服務(wù)器端)，設(shè)置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主機(jī)2發(fā)送一個(gè)FIN報(bào)文段;此時(shí)，主機(jī)1進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài);這表示主機(jī)1沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送給主機(jī)2了;

2.第二次揮手：主機(jī)2收到了主機(jī)1發(fā)送的FIN報(bào)文段，向主機(jī)1回一個(gè)ACK報(bào)文段，Acknowledgment Number為Sequence Number加1;主機(jī)1進(jìn)入FIN_WAIT_2狀態(tài);主機(jī)2告訴主機(jī)1，我也沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，可以進(jìn)行關(guān)閉連接了;

3.第三次揮手：主機(jī)2向主機(jī)1發(fā)送FIN報(bào)文段，請(qǐng)求關(guān)閉連接，同時(shí)主機(jī)2進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài);

4.第四次揮手：主機(jī)1收到主機(jī)2發(fā)送的FIN報(bào)文段，向主機(jī)2發(fā)送ACK報(bào)文段，然后主機(jī)1進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài);主機(jī)2收到主機(jī)1的ACK報(bào)文段以后，就關(guān)閉連接;此時(shí)，主機(jī)1等待2MSL后依然沒有收到回復(fù)，則證明Server端已正常關(guān)閉，那好，主機(jī)1也可以關(guān)閉連接了。

至此，TCP的四次揮手就這么愉快的完成了。當(dāng)你看到這里，你的腦子里會(huì)有很多的疑問，很多的不懂，感覺很凌亂;沒事，我們繼續(xù)總結(jié)。

為什么要三次握手?

所謂三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP連接，就是指建立一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個(gè)包以確認(rèn)連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā)。

既然總結(jié)了TCP的三次握手，那為什么非要三次呢?怎么覺得兩次就可以完成了。那TCP為什么非要進(jìn)行三次連接呢?在謝希仁的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》中是這樣說的：

為了防止已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段突然又傳送到了服務(wù)端，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤。

在書中同時(shí)舉了一個(gè)例子，如下：

"已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段”的產(chǎn)生在這樣一種情況下：client發(fā)出的第一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段并沒有丟失，

而是在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)長時(shí)間的滯留了，以致延誤到連接釋放以后的某個(gè)時(shí)間才到達(dá)server。本來這是一

個(gè)早已失效的報(bào)文段。但server收到此失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段后，就誤認(rèn)為是client再次發(fā)出的一個(gè)新

的連接請(qǐng)求。于是就向client發(fā)出確認(rèn)報(bào)文段，同意建立連接。假設(shè)不采用“三次握手”，那么只要server

發(fā)出確認(rèn)，新的連接就建立了。由于現(xiàn)在client并沒有發(fā)出建立連接的請(qǐng)求，因此不會(huì)理睬server的確認(rèn)，

也不會(huì)向server發(fā)送數(shù)據(jù)。但server卻以為新的運(yùn)輸連接已經(jīng)建立，并一直等待client發(fā)來數(shù)據(jù)。這樣，

server的很多資源就白白浪費(fèi)掉了。采用“三次握手”的辦法可以防止上述現(xiàn)象發(fā)生。例如剛才那種情況，

client不會(huì)向server的確認(rèn)發(fā)出確認(rèn)。server由于收不到確認(rèn)，就知道client并沒有要求建立連接。"

這就很明白了，防止了服務(wù)器端的一直等待而浪費(fèi)資源。

為什么要四次揮手?

那四次揮手又是為何呢?

所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連接，就是指斷開一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個(gè)包以確認(rèn)連接的斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來觸發(fā)。

TCP協(xié)議是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的運(yùn)輸層通信協(xié)議。TCP是全雙工 模式，這就意味著，當(dāng)主機(jī)1發(fā)出FIN報(bào)文段時(shí)，只是表示主機(jī)1已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，主機(jī)1告訴主機(jī)2， 它的數(shù)據(jù)已經(jīng)全部發(fā)送完畢了;但是，這個(gè)時(shí)候主機(jī)1還是可以接受來自主機(jī)2的數(shù)據(jù);當(dāng)主機(jī)2返回ACK報(bào)文 段時(shí)，表示它已經(jīng)知道主機(jī)1沒有數(shù)據(jù)發(fā)送了，但是主機(jī)2還是可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)1的;當(dāng)主機(jī)2也發(fā)送了FIN 報(bào)文段時(shí)，這個(gè)時(shí)候就表示主機(jī)2也沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，就會(huì)告訴主機(jī)1，我也沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，之后彼此 就會(huì)愉快的中斷這次TCP連接。如果要正確的理解四次揮手的原理，就需要了解四次揮手過程中的狀態(tài)變化。

FIN_WAIT_1: 這個(gè)狀態(tài)要好好解釋一下，其實(shí)FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態(tài)的真正含義都是表示等 待對(duì)方的FIN報(bào)文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是：FIN_WAIT_1狀態(tài)實(shí)際上是當(dāng)SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時(shí)， 它想主動(dòng)關(guān)閉連接，向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報(bào)文，此時(shí)該SOCKET即進(jìn)入到FIN_WAIT_1狀態(tài)。而當(dāng)對(duì)方回應(yīng)ACK報(bào) 文后，則進(jìn)入到FIN_WAIT_2狀態(tài)，當(dāng)然在實(shí)際的正常情況下，無論對(duì)方何種情況下，都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK 報(bào)文，所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2狀態(tài)還有時(shí)常?？梢杂胣etstat看到。 (主動(dòng)方)

FIN_WAIT_2：上面已經(jīng)詳細(xì)解釋了這種狀態(tài)，實(shí)際上FIN_WAIT_2狀態(tài)下的SOCKET，表示半連接，也即 有一方要求close連接，但另外還告訴對(duì)方，我暫時(shí)還有點(diǎn)數(shù)據(jù)需要傳送給你(ACK信息)，稍后再關(guān)閉連接。 (主動(dòng)方)

CLOSE_WAIT：這種狀態(tài)的含義其實(shí)是表示在等待關(guān)閉。怎么理解呢?當(dāng)對(duì)方close一個(gè)SOCKET后發(fā)送FIN 報(bào)文給自己，你系統(tǒng)毫無疑問地會(huì)回應(yīng)一個(gè)ACK報(bào)文給對(duì)方，此時(shí)則進(jìn)入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來呢，實(shí) 際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)方，如果沒有的話，那么你也就可以 close這個(gè) SOCKET，發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方，也即關(guān)閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態(tài)下，需要完成的事情是等待你去關(guān) 閉連接。(被動(dòng)方)

LAST_ACK: 這個(gè)狀態(tài)還是比較容易好理解的，它是被動(dòng)關(guān)閉一方在發(fā)送FIN報(bào)文后，最后等待對(duì)方的ACK報(bào) 文。當(dāng)收到ACK報(bào)文后，也即可以進(jìn)入到CLOSED可用狀態(tài)了。(被動(dòng)方)

TIME_WAIT: 表示收到了對(duì)方的FIN報(bào)文，并發(fā)送出了ACK報(bào)文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用狀態(tài)了。 如果FINWAIT1狀態(tài)下，收到了對(duì)方同時(shí)帶FIN標(biāo)志和ACK標(biāo)志的報(bào)文時(shí)，可以直接進(jìn)入到TIME_WAIT狀態(tài)，而無 須經(jīng)過FIN_WAIT_2狀態(tài)。(主動(dòng)方)

CLOSED: 表示連接中斷。

總結(jié)

 以上就是本文關(guān)于TCP/IP協(xié)議中三次握手四次揮手的原理及流程分析的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。如有不足之處，歡迎留言指出，期待您的寶貴意見。