TCP三次握手与四次挥手

来自微信公众号——Java后端技术

 

一、TCP三次握手

       1、客户端发送syn（Synchronize Sequence Numbers 同步序列编号）握手信号，

　　2、服务端回应ack（Acknowledgement）确认字符，并发送syn以确认客户端是否请求的是自己，

　　3、客户端接收到服务端发送的ack后，进入established状态，并就服务端发送的syn，回复ack确认字符，

　　4、服务端收到确认信息（字符），进去established状态。

 

       有两个中间状态，syn_sent和syn_rcvd，这两个状态叫着「半打开」状态，就是向对方招手了，但是还没来得及看到对方的点头微笑。syn_sent是主动打开方的「半打开」状态，syn_rcvd是被动打开方的「半打开」状态。客户端是主动打开方，服务器是被动打开方。

• syn_sent: syn package has been sent

• syn_rcvd: syn package has been received

 

二、TCP数据传输

       客户端向服务端发送data，服务端接收到后要向客户端回应ack。如果这个过程中data没有顺利传到服务端，或者客服端没有接收到ack，就需要重发data，称为tcp重传。在重传的情况下，服务端有可能用一个data接收到了两次，需要执行去重操作。「重传」和「去重」工作操作系统的网络内核模块都已经帮我们处理好了，用户层是不用关心的。

      客户端可以向服务端发送数据，同样服务端也能向客户端发送数据，因为tcp链接是「双工的」，双方都可以主动发送数据传输，不过无论是哪方发送，都需要收到对方的确认才能认为对方收到了自己发送的数据。

      「批量ack」——客户端连续性发送多条data，此时服务端不用一句一句回复，而是在连续接收完后，向客户端回复ack。

      「TCP窗口大小」——客户端一次性不能发送太多data，服务端一次性无效处理太多消息，两端之间需要有协商好的合适的发送和接受速率。

       网络环境的数据交互存在数据包乱序的现象。同一个来源发出来的不同数据包在「网际路由」上可能会走过不同的路径，最终达到同一个地方时，顺序就不一样了。操作系统的网络内核模块会负责对数据包进行排序，到用户层时顺序就已经完全一致了。

 

三、TCP四次挥手

      TCP断开链接的过程和建立链接的过程比较类似，只不过中间的两部并不总是会合成一步走，所以它分成了4个动作。

 

       客户端发送fin结束标志，服务端回应ack，服务端发送fin结束标志，客户端回应ack。

       之所以中间的两个动作没有合并，是因为tcp存在「半关闭」状态，也就是单向关闭。客户端虽然关闭，但只是不再主动发送data，但是还是可以接收收据，服务端继续发送数据。等待服务端不再发送data，向客户端发送fin结束标志，客户端回应ack，才彻底结束了。

       上面有一个非常特殊的状态time_wait，它是主动关闭的一方在回复完对方的挥手后进入的一个长期状态，这个状态标准的持续时间是4分钟，4分钟后才会进入到closed状态，释放套接字资源（不过在具体实现上这个时间是可以调整的）。

       就好像提出主动分手那方告知对方（发送fin），对方收到分手的消息，表示知道了这个消息（回应ack），主动方就不说话了，对方或是数落主动方的不是，或是寻求一个解释，或是歇斯底里（可以继续像主动方发送data），但是主动方不会再主动说话（不再主动发送data），直到对方累了，同意分手（发送fin），主动方接收到fin，进入time_wait状态，回复对方表示知道了（回应ack）。在4分钟的time_wait状态里，要确保对方接收到回应ack，如果对方没接收到ack，则对方要重新发送同意分手的消息（重传fin）。

       time_wait的作用是重传最后一个ack报文，确保对方可以收到。因为如果对方没有收到ack的话，会重传fin报文，处于time_wait状态的套接字会立即向对方重发ack报文。

       同时在这段时间内，该链接在对话期间于网际路由上产生的残留报文(因为路径过于崎岖，数据报文data走的时间太长，重传的报文都收到了，原始报文还在路上)传过来时，都会被立即丢弃掉。4分钟的时间足以使得这些残留报文彻底消逝。不然当新的端口被重复利用时，这些残留报文可能会干扰新的链接。

 

      4分钟就是2个MSL，每个MSL是2分钟。MSL就是maximium segment lifetime——最长报文寿命。这个时间是由官方RFC协议规定的。至于为什么是2个MSL而不是1个MSL，不知

       四次挥手也并不总是四次挥手，中间的两个动作有时候是可以合并一起进行的（主动方请求分手，对方立即同意），这个时候就成了三次挥手，主动关闭方就会从fin_wait_1状态直接进入到time_wait状态，跳过了fin_wait_2状态。