面试：TCP三次握手与四次挥手看这一篇就够了！

TCP、UDP协议相关问题在面试的时候，几乎每三家公司就会有一家公司问到，被问到的概率还是非常大的。之前自己一点都不重视这个，觉得写代码的时候又不会用到这个，所以看的时候也只是浏览大概意思，面试官问起也是含糊其辞，面试结果可想而知。碰壁这么多次，只能含泪找资料看书详细的总结一下，废话不多说开始吧。

问题一：说说UDP协议和TCP协议的区别？

这个问题我自己在面试的时候有被问到过，虽然频率不是很高，但是当时答得效果也不是很好，所以也总结一下。

首先，TCP是面向连接而UDP是无连接的，也就是说UDP发送数据前不需要建立连接；其次，TCP提供的服务更可靠，也就是说通过TCP连接传输的数据无差错、不丢失、不重复，并且能够按序到达，而UDP则不保证可靠交付；第三，TCP是面向字节流的，也就是说TCP处理数据时，看成一连串无结构的字节流，而UDP则面向报文的，TCP连接只能是点到点的，但UDP不但支持一对一，还可以一对多、多对一和多对多的交互通信，UDP的首部开销8个字节比TCP的20字节要小（每个TCP报文段都至少有20个字节的首部开销，而UDP仅有8字节的开销）；第四，TCP协议提供拥塞控制和流量控制机制； 而UDP协议不提供；第五，TCP传输效率相对较低，UDP传输效率高；第六，TCP协议对系统资源要求较多，UDP协议对系统资源要求较少。

问题二：说说TCP协议的三次握手？

这个问题不用多说，绝对的高频问题。先来一张TCP报文段结构图。

面试时直接回答：

第一次握手：客户端作为连接建立发起端，选择客户端初始***x，向服务器发送（SYN=1，seq=x）的SYN报文段，并进入SYN_SENT状态（有的书籍和文章写的是SYN_SEND状态，不过我觉得是错的，所以这里写的SYN_SENT，如果有误欢迎指正），等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到客户端发送的SYN段后，选择服务器初始***y，向客户端发送（SYN=1，ACK=1，seq=y，ack_seq=x+1）的SYNACK报文段。同时服务器状态由LISTEN进入SYN_RCVD状态。

第三次握手：客户端收到服务器的SYNACK段后，向服务器发送（ACK=1，seq=x+1，ack_seq=y+1）的ACK报文段，同时客户端进入ESTABLISHED状态，客户端确认连接已建立；当服务器收到ACK段后，也进入ESTABLISHED状态，也确认连接已建立。至此，双方均确认连接建立成功。

拓展部分：

建立连接过程中客户端状态名称与含义如下：关闭状态 CLOSED，处于初始状态；同步已发送状态 SYN_SENT；已建立状态 ESTABLISHED，表示可以传送数据。

建立连接过程中服务器端状态名称与含义如下：关闭状态 CLOSED，处于初始状态：监听状态 LISTEN：同步收到状态 SYN_RCVD；已建立状态 ESTABLISHED，表示可以传送数据。

问题三：TCP协议的四次挥手

面试时直接回答：

第一次挥手：当客户端向服务器发送完最后一个数据段后，可以发送一个FIN报文段（FIN=1，seq=u），请求断开客户到服务器的连接，其状态由 ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1，在这一状态下，只能接收服务器发送过来的数据，而不再发送数据。需要注意的是，FIN段不封装应用层数据，但是也要消耗掉1个***(类似于SYN段)。

第二次挥手：服务器收到客户的FIN段后，向客户发送一个ACK段（ACK=1，seq=v，ack_seq=u+1)，ACK段可以封装应用层数据(如果有)。服务器状态由 ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT，在这一状态下，服务器仍然可以发送数据，但不再接收数据。当客户收到ACK段后，其状态由 FIN_WAIT_1进入 FIN_WAIT_2，仍然可以接收来自服务器的数据。此时的TCP连接已经关闭了客户向服务器方向的数据传输，故也称为半关闭。

第三次挥手：当服务器向客户发送完最后一个数据段后，服务器向客户发送FIN段（FIN=1，ACK=1，seq=w， ack_seq=u+1)，同样，该FIN段也不携带应用层数据，服务器状态则由CLOSE_WAIT进入 LAST_ACK，此时服务器也不再发送数据。

第四次挥手：当客户收到服务器发送的FIN段后，向服务器发送ACK段（ACK=1，seq=u+1，ack_seq=w+1)，其状态由FIN_WAIT_2进入 TIME_WAIT，等待2MSL( Maximum Segment Lifetime)时间，然后进入 CLOSED状态，最终释放连接；服务器在收到最后一次ACK段后，状态由 LAST_ACK进入 CLOSED，最终释放连接。

拓展部分：

断开连接过程中，客户端状态名称与含义如下： ESTABLISHED状态，表示可以传送数据；FIN_WAIT_1终止等待1状态，等待服务器端的确认；FIN_WAIT_2终止等待2状态，等待服务器端发出的连接释放报文段；TIME_WAIT时间等待状态，表示等待2倍MSL时间后进入关闭状态 CLOSED。

断开连接过程中，服务器端状态名称与含义如下：ESTABLISHED状态，表示可以传送数据；CLOSE_WAIT关闭等待状态： LAST_ACK最后确认状态；CLOSED关闭状态。

问题四：为什么TCP不采用二次握手建立连接，而一定要采用三次握手建立连接呢？

因为网络存在数据丢失，第二次握手控制段可能丢失，这样主动发起连接的一方由于没有收到第二次握手控制段，则无法建立连接，而接受连接建立的一方则认位连接已建立，从而出现无效连接。另外，二次握手建立连接，也无法避免失效连接请求。还有没有第三次握手，服务器也无法确认客户是否已经清楚自己的初始状态，如果此时服务器就开始给客户发送数据，则可能出现差错。

最后：其它相关TCP、UDP面试问题遇到后再总结，毕竟总结起来确实需要花费不少时间。如有错误欢迎指正。