说说TCP为什么需要三次握手和四次挥手?

三次握手

三次握手(Three-way Handshake)其实就是指建立一个TCP连接时, 需要客户端和服务器总共发送3个包

主要作用就是为了确认双方的接收能力和发送能力是否正常、指定自己的初始化序列号为后面的可靠性传送做准备

过程如下:

第一次握手: 客户端给服务端发一个 SYN 报文, 并指明客户端的初始化序列号 ISN(c), 此时客户端处于 SYN_SENT 状态
第二次握手: 服务器收到客户端的 SYN 报文之后, 会以自己的 SYN 报文作为应答, 为了确认客户端的 SYN, 将客户端的 ISN+1作为ACK的值, 此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态
第三次握手: 客户端收到 SYN 报文之后, 会发送一个 ACK 报文, 值为服务器的ISN+1。此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后, 也处于 ESTABLISHED 状态, 此时, 双方已建立起了连接

上述每一次握手的作用如下:

第一次握手: 客户端发送网络包, 服务端收到了这样服务端就能得出结论: 客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
第二次握手: 服务端发包, 客户端收到了这样客户端就能得出结论: 服务端的接收、发送能力, 客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常
第三次握手: 客户端发包, 服务端收到了。这样服务端就能得出结论: 客户端的接收、发送能力正常, 服务器自己的发送、接收能力也正常

通过三次握手, 就能确定双方的接收和发送能力是正常的。之后就可以正常通信了

如果是两次握手, 发送端可以确定自己发送的信息能对方能收到, 也能确定对方发的包自己能收到, 但接收端只能确定对方发的包自己能收到无法确定自己发的包对方能收到

并且两次握手的话, 客户端有可能因为网络阻塞等原因会发送多个请求报文, 延时到达的请求又会与服务器建立连接, 浪费掉许多服务器的资源

tcp终止一个连接, 需要经过四次挥手

过程如下:

第一次挥手: 客户端发送一个 FIN 报文, 报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态, 停止发送数据, 等待服务端的确认
第二次挥手: 服务端收到 FIN 之后, 会发送 ACK 报文, 且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值, 表明已经收到客户端的报文了, 此时服务端处于 CLOSE_WAIT状态
第三次挥手: 如果服务端也想断开连接了, 和客户端的第一次挥手一样, 发给 FIN 报文, 且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK的状态
第四次挥手: 客户端收到 FIN 之后, 一样发送一个 ACK 报文作为应答, 且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值, 此时客户端处于 TIME_WAIT状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态, 服务端收到 ACK 报文之后, 就处于关闭连接了, 处于 CLOSED 状态

服务端在收到客户端断开连接Fin报文后, 并不会立即关闭连接, 而是先发送一个ACK包先告诉客户端收到关闭连接的请求, 只有当服务器的所有报文发送完毕之后, 才发送FIN报文断开连接, 因此需要四次挥手

一个完整的三次握手四次挥手如下图所示: