面试题：TCP的三次握手、四次挥手

 

网络模型介绍

在计算机网络中有著名的OSI七层协议体系结构，概念清楚，理论完整，但是它既复杂又不实用。TCP/IP体系结构则不同，得到的广泛的应用。最终结合OSI和TCP/IP的优点，采用了一种只有五层协议的体系结构，本文的讲述的IP都是基于五层协议模型中的网络层。

 

OSI体系结构	TCP/IP体系结构	五层体系结构
7 应用层	应用层	5 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层	传输层	4 传输层
3 网络层	网络层	3 网络层
2 数据链路层	网络接口层	2 数据链路层
1 物理层		1 物理层

 

背景描述

我们知道网络层，可以实现两个主机之间的通信。但是这并不具体，因为，真正进行通信的实体是在主机中的进程，是一个主机中的一个进程与另外一个主机中的一个进程在交换数据。IP协议虽然能把数据报文送到目的主机，但是并没有交付给主机的具体应用进程。而端到端的通信才应该是应用进程之间的通信。
UDP，在传送数据前不需要先建立连接，远地的主机在收到UDP报文后也不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付，但是正是因为这样，省去和很多的开销，使得它的速度比较快，比如一些对实时性要求较高的服务，就常常使用的是UDP。对应的应用层的协议主要有 DNS,TFTP,DHCP,SNMP,NFS 等。
TCP，提供面向连接的服务，在传送数据之前必须先建立连接，数据传送完成后要释放连接。因此TCP是一种可靠的的运输服务，但是正因为这样，不可避免的增加了许多的开销，比如确认，流量控制等。对应的应用层的协议主要有 SMTP,TELNET,HTTP,FTP 等。

 

概念：

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）。

        这篇文章讲互联网协议，讲的很好：互联网协议入门（一）  点击打开链接

                                                           TCP 协议简介  点击打开链接

        SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

        SYN包是TCP连接的一种非常小的数据包。

        ACK (Acknowledgement）即是确认字符。

一、TCP三次握手的过程如下：
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT（同步已发送状态）状态，等待服务器确认。
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV（同步收到）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=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

 

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据

 

二、未连接队列
在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

三、关闭TCP连接：四次挥手

 

1. 第一次挥手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
2. 第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；
3. 第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；
4. 第四次挥手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

 

 

四、为什么要采用三次握手，两次不行吗？

谢希仁版《计算机网络》中的例子是这样的，“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送ack包。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。

参考文章：1、面试题：三次握手、四次握手内容整理 点击打开链接

                2、tcp为什么要三次握手，而不能二次握手？ 点击打开链接

 

                3、TCP的三次握手与四次挥手（详解+动图）   点击打开链接

                4、TCP四次挥手(图解)-为何要四次挥手   点击打开链接