一、tcp協(xié)議格式

二、三次握手

在 TCP/IP 協(xié)議中，TCP 協(xié)議提供可靠的連接服務(wù)，采用三次握手建立一個(gè)連接。

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第一次握手：建立連接時(shí)，客戶端發(fā)送 syn 包(tcp協(xié)議中syn位置1，序號(hào)為J)到服務(wù)器，并進(jìn)入 SYN_SEND 狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；?

第二次握手：服務(wù)器收到 syn 包，必須確認(rèn)客戶的 SYN，同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè) SYN 包，即 SYN+ACK包（tcp協(xié)議中syn位置1，ack位置1，序號(hào)K，確定序號(hào)為J+1），此時(shí)服務(wù)器進(jìn)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(tcp協(xié)議中ack位置1，確認(rèn)序號(hào)K+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入 ESTABLISHED 狀態(tài)，完成三次握手。

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通過這樣的三次握手，客戶端與服務(wù)端建立起可靠的雙工的連接，開始傳送數(shù)據(jù)。?三次握手的最主要目的是保證連接是雙工的，可靠更多的是通過重傳機(jī)制來保證的。但是為什么一定要進(jìn)行三次握手來保證連接是雙工的呢，一次不行么？兩次不行么？

我們舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中兩個(gè)人進(jìn)行語言溝通的例子來模擬三次握手。

第一次對(duì)話：?

老婆讓甲出去打醬油，半路碰到一個(gè)朋友乙，甲問了一句：哥們你吃飯了么？?

結(jié)果乙?guī)е鷻C(jī)聽歌呢，根本沒聽到，沒反應(yīng)。甲心里想：跟你說話也沒個(gè)音，不跟你說了，溝通失敗。說明乙接受不到甲傳過來的信息的情況下溝通肯定是失敗的。

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如果乙聽到了甲說的話，那么第一次對(duì)話成功，接下來進(jìn)行第二次對(duì)話。?

第二次對(duì)話：?

乙聽到了甲說的話，但是他是老外，中文不好，不知道甲說的啥意思也不知道怎樣回答，于是隨便回答了一句學(xué)過的中文 ：我去廁所了。甲一聽立刻笑噴了，“去廁所吃飯”?道不同不相為謀，離你遠(yuǎn)點(diǎn)吧，溝通失敗。說明乙無法做出正確應(yīng)答的情況下溝通失敗。?

如果乙聽到了甲的話，做出了正確的應(yīng)答，并且還進(jìn)行了反問：我吃飯了，你呢？那么第二次握手成功。?

通過前兩次對(duì)話證明了乙能夠聽懂甲說的話，并且能做出正確的應(yīng)答。接下來進(jìn)行第三次對(duì)話。?

第三次對(duì)話：?

甲剛和乙打了個(gè)招呼，突然老婆喊他，“你個(gè)死鬼，打個(gè)醬油咋這么半天，看我回家咋收拾你”，甲是個(gè)妻管嚴(yán)，聽完嚇得二話不說就跑回家了，把乙自己晾那了。乙心想：這什么人啊，得，我也回家吧，溝通失敗。說明甲無法做出應(yīng)答的情況下溝通失敗。?

如果甲也做出了正確的應(yīng)答：我也吃了。那么第三次對(duì)話成功，兩人已經(jīng)建立起了順暢的溝通渠道，接下來開始持續(xù)的聊天。?

通過第二次和第三次的對(duì)話證明了甲能夠聽懂乙說的話，并且能做出正確的應(yīng)答。?可見，兩個(gè)人進(jìn)行有效的語言溝通，這三次對(duì)話的過程是必須的。

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同理對(duì)于TCP為什么需要進(jìn)行三次握手我們可以一樣的理解：?

為了保證服務(wù)端能收接受到客戶端的信息并能做出正確的應(yīng)答而進(jìn)行前兩次(第一次和第二次)握手，為了保證客戶端能夠接收到服務(wù)端的信息并能做出正確的應(yīng)答而進(jìn)行后兩次(第二次和第三次)握手。?

三、四次揮手

由于 TCP 連接是全雙工的，因此每個(gè)方向都必須單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉。這好比，我們打電話（全雙工），正常的情況下（出于禮貌），通話的雙方都要說再見后才能掛電話，保證通信雙方都把話說完了才掛電話。

那TCP 的四次握手，是為了保證通信雙方都關(guān)閉了連接，具體過程如下：

1）客戶端 A 在應(yīng)用層調(diào)用close時(shí)會(huì)激發(fā)底層發(fā)送一個(gè) FIN（tcp協(xié)議中FIN位置1、序號(hào)為M，結(jié)合上圖分析）請(qǐng)求，用來關(guān)閉客戶 A 到服務(wù)器 B 的數(shù)據(jù)傳送，客戶端A此時(shí)處于半關(guān)閉狀態(tài)（應(yīng)用層無法接收數(shù)據(jù)但底層還可以接收數(shù)據(jù)）；

2）服務(wù)器 B 底層收到客戶端A的FIN時(shí)會(huì)做兩件事

2.1)第1件事：收到客戶端A的FIN時(shí)底層會(huì)主動(dòng)回發(fā)一個(gè)ACK（tcp協(xié)議中ACK位置1，確認(rèn)序號(hào)M+1）

2.2)第2件事：收到客戶端A的FIN時(shí)，導(dǎo)致服務(wù)器B的應(yīng)用層read()返回0（告訴服務(wù)器B應(yīng)用層：客戶端A關(guān)閉了）

3）服務(wù)器B應(yīng)用層調(diào)用close()激發(fā)底層給客戶端 A 發(fā)送一個(gè) FIN（tcp協(xié)議中FIN位置1、序號(hào)為N）,這是服務(wù)器B已處于半關(guān)閉狀態(tài);

4）客戶端 A 底層回發(fā) ACK（tcp協(xié)議中ACK位置1，確認(rèn)序號(hào)N+1） 給服務(wù)器B，這是客戶端A、服務(wù)器B都處于完全關(guān)閉狀態(tài)，回收相應(yīng)的資源。

為什么建立連接協(xié)議是三次握手，而關(guān)閉連接卻是四次握手呢？

這是因?yàn)榉?wù)端的 LISTEN 狀態(tài)下的 SOCKET 當(dāng)收到 SYN 報(bào)文的建連請(qǐng)求后，它可以把 ACK 和 SYN（ACK 起應(yīng)答作用，而 SYN 起同步作用）放在一個(gè)報(bào)文里來發(fā)送。但關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到FIN 報(bào)文通知時(shí)，如果能將ACK、FIN放在一個(gè)報(bào)文里那么就有了三次揮手，但是這是不可能，因?yàn)锳CK是服務(wù)器B一收到FIN報(bào)文底層就回發(fā)的，而服務(wù)器B的FIN是應(yīng)用層調(diào)用close()激發(fā)的，所以它這里的 ACK 報(bào)文和 FIN 報(bào)文在發(fā)送的時(shí)間上都是分開的，不可能同時(shí)發(fā)送。

為什么 TIME_WAIT 狀態(tài)還需要等 2MS L后才能返回到 CLOSED 狀態(tài)？

這是因?yàn)殡m然雙方都同意關(guān)閉連接了，而且握手的 4 個(gè)報(bào)文也都協(xié)調(diào)和發(fā)送完畢，按理可以直接回到 CLOSED 狀態(tài)（就好比從 SYN_SEND 狀態(tài)到 ESTABLISH 狀態(tài)那樣）；但是因?yàn)槲覀儽仨氁傧?span style="background-color:rgb(255,204,0)">網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，你無法保證你最后發(fā)送的 ACK 報(bào)文會(huì)一定被對(duì)方收到，因此對(duì)方處于 LAST_ACK 狀態(tài)下的 SOCKET 可能會(huì)因?yàn)槌瑫r(shí)未收到 ACK 報(bào)文，而重發(fā) FIN 報(bào)文，所以這個(gè) TIME_WAIT 狀態(tài)的作用就是用來重發(fā)可能丟失的 ACK 報(bào)文。（里面涉及的狀態(tài)是什么意思，詳情請(qǐng)看《TCP 通信過程中各步驟的狀態(tài)》）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux网络编程——浅谈 TCP 三次握手和四次挥手的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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