计算机网络知识点复习——TCP协议的三次握手与四次挥手（连接与释放）

一、前言

本篇文章主要是介绍TCP连接的建立以及连接的释放过程，也就是我们常说的“三次握手”和“四次挥手”。

二、简单的知识准备

1. TCP协议的主要特点

TCP是在不可靠的IP层之上实现的可靠的数据传输，它是面向连接的传输层协议，提供全双工通信，数据传输是面向字节流的。

2. TCP报文段

TCP传送的数据单元为报文段，一个TCP报文分为首部和数据两部分，其首部的前20B是固定的。TCP的全部功能体现在其首部的各个字段中，这里大家主要注意下面几个字段的意义即可：

1. 序号（seq）：指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
2. 确认号（ack）：表示期待收到对方的下一个报文段的第一个数据字节的序号（seq）。如ack=n+1，那么序号seq=n及之前的数据已经收到，期待收到序号n+1及之后的数据。
3. 确认位（ACK）：仅当ACK=1时，确认位（ack）才有效，若ACK=0时，确认位（ack）无效。
4. 同步位（SYN）：SYN=1时有效，意义有两种：
   ①SYN=1，ACK=0，表示该报文为连接请求报文。
   ②SYN=1，ACK=1，表示该报文为连接同意报文。
5. 终止位（FIN）：用于释放连接，当FIN=1时，表示数据已发送完毕，并要求释放连接。

三、TCP连接的建立（三次握手）

为了能够更好的了解TCP连接的建立过程，我特意画了一幅图：

在连接建立前，服务器处于LISTEN（监听）状态，等待连接：
第①次握手：客户机A发送请求连接报文，报文段首部中同步位SYN=1，第一个数据字节初始序号seq=x，客户机A进入SYN-SENT（同步已发送）状态。（注：SYN报文段不能携带数据，但消耗一个序号，下面第②次握手一样）
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第②次握手：服务器B收到连接请求报文，同意连接，发送接受连接报文，报文段中SYN=1，ACK=1，ack=x+1（序号x的数据已收到，期待接收seq=x+1数据），seq=y，服务器B进入SYN-RCVD（同步收到）状态。（在这里分配了服务器的资源）
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第③次握手：客户机收到连接接受报文后，还需向服务器发送确认报文，报文段首部中ACK=1，ack=y+1，seq=x+1，客户机A进入连接已建立状态，可以开始传送数据。（注：在第③次握手发出的报文可以携带数据了，这里很容易被忽视）
以上就是TCP三次握手的主要过程。

四、TCP连接的释放（四次挥手）

同样的，这里用一个例图来进行介绍，毕竟图文结合能够让我们更好的理解。

参与TCP连接的两个进程都能终止该连接，连接释放的过程通常也被称为四次挥手：
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第①次挥手：客户机A数据发送完成，主动关闭TCP连接，发送连接释放报文，报文段首部终止位FIN=1，同样的该报文需要消耗一个序号，设序号seq=u，客户机A进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。
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第②次挥手：服务器B收到连接释放报文后随即发出确认报文，报文段首部字段中ACK=1，ack=u+1，序号seq=v（这里的v等于前面已传送数据的最后一个字节的序号加1），服务器进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态，就此，从客户机A到服务器B的连接就释放了（半关闭状态）。（ 注：TCP是全双工的，可以看成TCP连接有两条通路，在客户机A成功发送FIN报文并确认后，A就不能发送数据了，但是服务器B还可以发送数据，这里对应图中中间的数据传送标志）
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第③次挥手：若服务器没有数据发送了，就发出连接释放报文，报文首部字段中FIN=1，注意这里需要重复上次已发送的确认号ack=u+1，ACK=1，而由于在半关闭状态服务器B可能向客户机A发送了数据，所以序号需设为seq=w****而不是seq=v+1，然后服务器B进入LAST-ACK（最后确认）状态。
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第④次挥手：客户机收到连接释放报文后，还需发出确认，因此确认报文中的ACK=1，确认号ack=w+1，序号seq=u+1。但此时TCP连接还需要等待2MSL（最长报文段寿命）后，客户机才进入最后的CLOSED（连接关闭）状态。

五、TCP连接与释放的总结

这里简单的对TCP三次握手与四次挥手的过程进行总结，主要记住每个阶段中的主要字段的状态即可：
（1）TCP连接的建立（三次握手）：
① SYN=1，seq=x。
② SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1。
③ ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。
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（2）TCP连接的释放（四次挥手）：
① FIN=1，seq=u。
② ACK=1，seq=v，ack=u+1。
③ FIN=1，ACK=1，ack=u+1，seq=w
④ ACK=1，seq=u+1，ack=w+1

六、结束语

好了，对于TCP的三次握手以及四次挥手的介绍就到这里了，我是风行男孩，咱们有缘再见！（码字不易，如本篇文章若有帮助，留个赞当痕迹就好）