TCP协议三次握手与四次挥手
- 三次握手流程
- 为什么是三次握手,而不是两次或四次
- 四次挥手流程
- TIME_WAIT 为什么要等待 2MSL
- 为什么握手是三次,挥手是四次?
三次握手流程
- 首先是客户端(也就是我们的浏览器)发送一个SYN标志位为1的请求报文,表示请求建立连接,此时客户端进入SYN-SENT状态;
- 然后服务器接收到之后会返回一个SYN和ACK标志位为1的报文,表示响应客户端的连接请求,并请求客户端建立连接,此时服务端进入SYN-RCVD状态;
- 最后客户端返回一个ACK标志位为1的报文,于是双方进入ESTABLISHED状态,表示连接建立成功。
为什么是三次握手,而不是两次或四次
1、三次握手可以防止历史连接建立请求导致的错误连接初始化。
比如我们有一个客户端向服务器发起握手请求,握手请求报文的seq num是90但是此时网络阻塞,导致握手请求的报文迟迟没有到达服务器。
然后我们重启了客户端,此时重新发送连接建立请求的报文,这次报文的seq num是100,此时网络通畅了,seq等于90的握手请求比seq等于100的握手请求先到达。
此时服务器会先响应一个ack等于91的响应报文,然后客户端接收到之后,会返回一个RST标志位为1的报文。RST标志位为1,表示这个连接要终止。
这样,服务器没有为这个错误的握手请求建立连接并初始化相应的资源。而是等到seq等于100的握手请求到达,走完三次握手,才会真正建立连接,并开始数据的传输。
如果现在两次握手就建立连接了,就会变成这样:
两次握手就建立了连接,服务端就会为这个连接初始化一系列资源,然后后面收到RST包后又终止连接,这就纯属资源浪费了。
2、三次握手才能确定双方的seq序列号。
首先客户端与服务器的一来回,可以确定客户端的序列号。
然后服务器到客户端的一来回,可以确定服务端的序列号。
第二次和第三次可以合为一次握手请求,于是三次握手请求就可以确定双方的序列号。
至于为什么不是四次、五次握手,那是因为三次就足够,三次握手已经可以处理历史连接建立的请求和确认双方的序列号,再多次数的握手就是多余的。
四次挥手流程
- 客户端发起断开连接请求(也可以是服务端断开连接请求),发送一个FIN标志位为1的报文,代表客户端请求断开连接,此时客户端的状态变成FIN_WAIT_1。
- 服务器接收到断开连接的请求报文后,返回一个ACK标志位位1的报文,此时服务端的状态变为CLOSE_WAIT。
- 客户端接收到响应报文之后,状态变成FIN_WAIT_2,然后等待服务端传输完剩下的数据后,发送FIN标志位为1的报文。
- 服务端等传输完数据后,就会发送一个FIN标志位为1的报文。
- 客户端接收到这个FIN标志位为1的报文后,会返回一个ACK标志位为1的报文,然后进入TIME_WAIT状态,等待两个MSL(报文最大生存时间),然后进入CLOSE状态,连接真正关闭。
- 服务端接收到客户端返回的这个FIN标志位为1的报文,就会进入CLOSE状态,连接关闭。
TIME_WAIT 为什么要等待 2MSL
当主动断开连接一方(也就是上面的client)最后一个ACK数据包发送的时候丢失了,被动断开连接一方(也就是上面的server)就会重新发送FIN报文。
等待2MSL目的就在于出现这种情况的时候,主动断开连接一方保证可以接收到被动断开连接一方重发的FIN报文。
如果等待的时长不足2MSL,那么就无法保证能够接收到被动断开连接一方重发的FIN报文;不等待更长的时间,那是因为如果此时网络不可靠,在2MSL时长内也无法让主动断开连接一方接收到被动断开连接一方重发的FIN报文,那么等待再长的时间也是没有意义的,比如现在是丢包率百分之一百的网络,等再长的时间也是白等。
为什么握手是三次,挥手是四次?
因为主动断开连接的一方发送断开连接的请求时,可以确定主动方已经没有数据需要传输了,但是无法确定被动断开连接一方是否已经没有数据需要发送。因此如果当被动方接收到主动方发送的FIN报文之后,返回一个ACK报文给主动方之后,还需要把剩下的数据发送完。
此时主动方虽然不能再发送数据,但是还可以响应ACK报文,所有还是可以接收被动方发送的数据。