TCP连接浅谈

关于TCP连接

TCP的连接问题一直是前端不可避免的问题，所以在学习过程中有必要对这个知识点进行总结。

TCP是什么？

众所周知，TCP/IP是最最常见的网络型协议，而TCP在这个协议里面担任的角色便是用于应用程序之间的通信。当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。UDP 和 TCP 很相似，但是更简单，同时可靠性低于 TCP。

（TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。TCP 负责应用软件（比如你的浏览器）和网络软件之间的通信。IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包，然后在它们到达的时候重新组合它们。IP 负责将包发送至接受者。）

而TCP又是怎样用三次握手和四次挥手去建立连接和断开连接的呢？

一、TCP三次握手

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：

(C：客户端，S：服务端)

第一次握手：C发起TCP连接请求，首先将SYN=1，并且产生一个随机值seq=J，将这个数据包发送给S，随后C进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
第二次握手：当S收到C发来的数据包，知道了C端是希望请求连接的，为了响应这次的连接请求，S端会将SYN=1，ACK=1，ack=J+1，为了标识连接的唯一性，也产生了一个随机值k等于seq。进入SYN_RVCD状态。
第三次握手：当C端收到S端发送过来的数据包后，先检查ack是否等于J+1，Ack是否等于1，如果是则代表S端已经确认了上次的连接请求，然后将ACK=1，ack=K+1，发送给S端，S端检查这两个值无误后，C和S同时变为ESTABLISHED状态，连接建立。

三次握手的过程大概就是如此，但是三次握手真的需要三次吗？为什么两次握手不能完成，一定要设计成三次呢？

假设只有一次握手：

当C端发送TCP连接请求之后，马上开始发送数据，这显然是不可行的，因为C端都不知道S端有没有正确接收到请求。

假设只有两次握手：

当S端发送完确认信息之后，客户端马上开始发送数据，但是因为网络阻塞数据迟迟没有到达服务端，因为客户端是有超时自动关闭连接的功能的，所以一段时间之后，客户端因为没有收到服务端的应答而主动关闭了这次连接。但是如果数据在一段时间之后到达了服务端，服务端正常做出了响应之后，便开始了无限期的等待，这样实际上十分浪费资源的。

一句话总结就是：

为了保证服务端能收接受到客户端的信息并能做出正确的应答而进行前两次(第一次和第二次)握手，为了保证客户端能够接收到服务端的信息并能做出正确的应答而进行后两次(第二次和第三次)握手。

二、TCP的四次挥手

所谓四次挥手，即关闭TCP连接的过程中，客户端和服务端发生的四次交互过程：

(C：客户端，S：服务端)

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在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，当收到对方的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，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，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。

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Ye.Guangheng