三次握手和四次挥手

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三次握手流程

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客户端->服务端: SYNC=1,seq=x
Note left of 客户端: SYCN_SEND
服务端-->客户端: SYNC=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1
Note right of 服务端: SYNC_RECV
客户端->服务端: ACK=1,seq=x+1,ack=y+1
Note left of 客户端: ESTAB-LISHED
Note right of 服务端: ESTAB-LISHED

第一次握手：建立连接时，客户端发送sync包(syn=x)到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，发送确认号(ack=x+1)，同时自己也发送一个syn包(syn=y)，即ACK+SYN包；服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1)；发送完毕后，客户端和服务端都进入ESTABLISHED状态完成三次握手。

四次挥手流程

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客户端->服务端: FIN=1,seq=u
Note left of 客户端: FIN_WAIT_1
服务端-->客户端: ACK=1,seq=v,ack=u+1
Note right of 服务端: CLOSE_WAIT
服务端-->客户端: FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1
Note right of 服务端: LAST_ACK
客户端->服务端: ACK=1,seq=u+1,ack=w+1
Note right of 服务端: CLOSED
Note left of 客户端: 等待2MSL后，进入CLOSED

1、 客户端进程发送连接释放报文，并且停止发送数据。报文中带FIN=1标记。并且其序列号seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号+1）。客户端进入FIN-WAIT=1状态。

2、服务器接收到连接释放报文后，发送确认报文ACK=1，ack=u+1，并带上自己的序列号seq=v，此时，服务端进入CLOSE-WAIT状态。这个时候处于半关闭状态；表示客户端不再发送数据，服务端不再接收数据；服务端若要发送数据，客户端依然要接收。

3、 客户端手抖服务端的确认请求后，进入FIN-WAIT-2状态，等待服务器发送连接释放报文。

4、 服务器将数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1,ack=u+1,seq=w。此时服务端进入LAST-ACK状态，等待客户端的确认。

5、 客户端收到服务端的连接释放报文后，必须发出确认。ACK=1,ack=w+1，seq=u+1，客户端进入TIME-WAIT状态。此时TCP连接还没有释放，必须经过2*MSL的时间后，才进入CLOSED状态。

6、 服务端接收到客户端发出的确认后，立即进入CLOSED状态。

常见面试题

  1. 为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次挥手？
    当服务端收到客户端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。

    在关闭连接的时候，服务端接收到FIN报文后，很可能不会立即关闭SOCKET，所以先回复一个ACK报文，告诉客户端“你的FIN报文我收到了”。只有当服务端的报文都发送完，才发送FIN报文给客户端。

  2. 为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才进入CLOSED状态？
    虽然按道理，四个报文都发送完毕后，就可以直接进入CLOSED状态了，但是我们必须假设网络是不可靠的，有可能最后一个ACK丢失。

    由于网络原因，导致服务端没有收到客户端的ACK报文，不断的发送FIN给客户端。所以需要留下一段时间来处理这种情况，发送ACK报文给服务端。如果知道2MSL，客户端都没有再次收到FIN，那么客户端推断ACK已经被服务端成功接收，结束TCP连接。

  3. 为什么不能只用两次握手进行连接？
    三次握手主要是完成两个重要功能：

    • 双方都已经做好了发送数据的准备工作

    • 协商算法初始序列号，这个序列号在握手过程中发送和确认。

      我们假设只进行两次握手；客户端发送连接请求给客户端，客户端收到后返回确认给客户端。
      按照两次握手的约定，这个时候服务端已经认为成功的建立了连接，一直处于等待客户端发送消息的状态。
      而客户端再丢失了服务端发送过来的确认报文，不知道是否建立成功，以及不知道服务端的序号状态。在这种情况下，客户端将认为连接没有建立成功，忽略客户端发送过来的任何数据报文，只等待应答报文。而服务端在发出数据报文超时后，不断的重复发送同样的数据。

  4. 如果已经建立连接后，客户端发生了故障怎么办？
    TCP设有一个计时器，服务器每收到一个客户端请求后都会重新复位这个计时器，如果在规定时间内还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文，每隔75s发送一次。如果连续10次都没有反应，服务端就认为客户端发生了故障，关闭连接。