TCP的三次握手與四次揮手理解及面試題（很全面）

TCP的三次握手與四次揮手理解及面試題（很全面）先來張圖！序列號seq：占4個字節(jié)，用來標(biāo)記數(shù)據(jù)段的順序，TCP把連接中發(fā)送的所有數(shù)據(jù)字節(jié)都編上一個序號，第一個字節(jié)的編號由本地隨機產(chǎn)生；給字節(jié)編上序號后，就給每一個報文段指派一個序號；序列號seq就是這個報文段中的第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)編號。確認(rèn)號ack：占4個字節(jié)，期待收到對方下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號；序列號表示報文段攜帶數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的編號；而確認(rèn)號指的是期望接收到下一個字節(jié)的編號；因此當(dāng)前報文段最后一個字節(jié)的編號+1即為確認(rèn)號。確認(rèn)ACK：占1位，僅當(dāng)ACK=1時，確認(rèn)號字段才有效。ACK=0時，確認(rèn)號無效同步SYN：連接建立時用于同步序號。當(dāng)SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應(yīng)報文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示這是一個連接請求，或連接接受報文。SYN這個標(biāo)志位只有在TCP建產(chǎn)連接時才會被置1，握手完成后SYN標(biāo)志位被置0。終止FIN：用來釋放一個連接。FIN=1表示：此報文段的發(fā)送方的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接PS：ACK、SYN和FIN這些大寫的單詞表示標(biāo)志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小寫的單詞表示序號。字段含義URG緊急指針是否有效。為1，表示某一位需要被優(yōu)先處理ACK確認(rèn)號是否有效，一般置為1。PSH提示接收端應(yīng)用程序立即從TCP緩沖區(qū)把數(shù)據(jù)讀走。RST對方要求重新建立連接，復(fù)位。SYN請求建立連接，并在其序列號的字段進行序列號的初始值設(shè)定。建立連接，設(shè)置為1FIN希望斷開連接。三次握手過程理解

image第一次握手：建立連接時，客戶端發(fā)送syn包（syn=j）到服務(wù)器，并進入SYN_SENT狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；SYN：同步序列編號（SynchronizeSequenceNumbers）。第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認(rèn)客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進入SYN_RECV狀態(tài)；第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1），此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態(tài)，完成三次握手。四次揮手過程理解

image1）客戶端進程發(fā)出連接釋放報文，并且停止發(fā)送數(shù)據(jù)。釋放數(shù)據(jù)報文首部，F(xiàn)IN=1，其序列號為seq=u（等于前面已經(jīng)傳送過來的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號加1），此時，客戶端進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態(tài)。TCP規(guī)定，F(xiàn)IN報文段即使不攜帶數(shù)據(jù)，也要消耗一個序號。2）服務(wù)器收到連接釋放報文，發(fā)出確認(rèn)報文，ACK=1，ack=u+1，并且?guī)献约旱男蛄刑杝eq=v，此時，服務(wù)端就進入了CLOSE-WAIT（關(guān)閉等待）狀態(tài)。TCP服務(wù)器通知高層的應(yīng)用進程，客戶端向服務(wù)器的方向就釋放了，這時候處于半關(guān)閉狀態(tài)，即客戶端已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，但是服務(wù)器若發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端依然要接受。這個狀態(tài)還要持續(xù)一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態(tài)持續(xù)的時間。3）客戶端收到服務(wù)器的確認(rèn)請求后，此時，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態(tài)，等待服務(wù)器發(fā)送連接釋放報文（在這之前還需要接受服務(wù)器發(fā)送的最后的數(shù)據(jù)）。4）服務(wù)器將最后的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，就向客戶端發(fā)送連接釋放報文，F(xiàn)IN=1，ack=u+1，由于在半關(guān)閉狀態(tài)，服務(wù)器很可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù)，假定此時的序列號為seq=w，此時，服務(wù)器就進入了LAST-ACK（最后確認(rèn)）狀態(tài)，等待客戶端的確認(rèn)。5）客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報文后，必須發(fā)出確認(rèn)，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態(tài)。注意此時TCP連接還沒有釋放，必須經(jīng)過2??MSL（最長報文段壽命）的時間后，當(dāng)客戶端撤銷相應(yīng)的TCB后，才進入CLOSED狀態(tài)。6）服務(wù)器只要收到了客戶端發(fā)出的確認(rèn)，立即進入CLOSED狀態(tài)。同樣，撤銷TCB后，就結(jié)束了這次的TCP連接?？梢钥吹?，服務(wù)器結(jié)束TCP連接的時間要比客戶端早一些。常見面試題

為什么連接的時候是三次握手，關(guān)閉的時候卻是四次握手？答：因為當(dāng)Server端收到Client端的SYN連接請求報文后，可以直接發(fā)送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應(yīng)答的，SYN報文是用來同步的。但是關(guān)閉連接時，當(dāng)Server端收到FIN報文時，很可能并不會立即關(guān)閉SOCKET，所以只能先回復(fù)一個ACK報文，告訴Client端，"你發(fā)的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發(fā)送完了，我才能發(fā)送FIN報文，因此不能一起發(fā)送。故需要四步握手。為什么TIME_WAIT狀態(tài)需要經(jīng)過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態(tài)？答：雖然按道理，四個報文都發(fā)送完畢，我們可以直接進入CLOSE狀態(tài)了，但是我們必須假象網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，有可以最后一個ACK丟失。所以TIME_WAIT狀態(tài)就是用來重發(fā)可能丟失的ACK報文。在Client發(fā)送出最后的ACK回復(fù)，但該ACK可能丟失。Server如果沒有收到ACK，將不斷重復(fù)發(fā)送FIN片段。所以Client不能立即關(guān)閉，它必須確認(rèn)Server接收到了該ACK。Client會在發(fā)送出ACK之后進入到TIME_WAIT狀態(tài)。Client會設(shè)置一個計時器，等待2MSL的時間。如果在該時間內(nèi)再次收到FIN，那么Client會重發(fā)ACK并再次等待2MSL。所謂的2MSL是兩倍的MSL(MaximumSegmentLifetime)。MSL指一個片段在網(wǎng)絡(luò)中最大的存活時間，2MSL就是一個發(fā)送和一個回復(fù)所需的最大時間。如果直到2MSL，Client都沒有再次收到FIN，那么Client推斷ACK已經(jīng)被成功接收，則結(jié)束TCP連接。為什么不能用兩次握手進行連接？答：3次握手完成兩個重要的功能，既要雙方做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作(雙方都知道彼此已準(zhǔn)備好)，也要允許雙方就初始序列號進行協(xié)商，這個序列號在握手過程中被發(fā)送和確認(rèn)。現(xiàn)在把三次握手改成僅需要兩次握手，死鎖是可能發(fā)生的。作為例子，考慮計算機S和C之間的通信，假定C給S發(fā)送一個連接請求分組，S收到了這個分組，并發(fā)

送了確認(rèn)應(yīng)答分組。按照兩次握手的協(xié)定，S認(rèn)為連接已經(jīng)成功地建立了，可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)分組。可是，C在S的應(yīng)答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道S是否已準(zhǔn)備好，不知道S建立什么樣的序列號，C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組。在這種情況下，C認(rèn)為連接還未建立成功，將忽略S發(fā)來的任何數(shù)據(jù)分

組，只等待連接確認(rèn)應(yīng)答分組。而S在發(fā)出的分組超時后，重復(fù)發(fā)送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。如果已經(jīng)建立了連接，但是客戶端突然出現(xiàn)故障了怎么辦？答：TCP還設(shè)有一個?；钣嫊r器，顯然，客戶端