TCP核心机制之连接管理详解（三次握手，四次挥手）

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前言：

建立连接

建立连接主要两个TCP状态：

断开连接

断开连接的两个重要状态

小结：

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前言：

    TCP是如何建立对端连接，如何断开连接，这篇文章会详细介绍。

建立连接

    首先明确连接的概念：Socket明确对方Socket对象（互相明确，建立认同关系），建立连接。断开连接就是删除内核中对于对端数据存储的空间。

    TCP建立连接的过程称为 “三次握手”，断开连接的过程称为 “四次挥手”。每一次通信称为一次握手或者挥手。

    注意：建立连接发起的报文称为同步报文段，TCP报头中标志位用SYN表示。

注意：

    所谓三次握手本质上是四次，通信双方互相发送建立连接的请求SYN，互相都回应一个ACK。

    这里将中间两次通信的过程合并为了一次。是因为当接收方接收到SYN，需要返回应答报文ACK和连接请求SYN。由于这两步都是在内核中完成的，发送的时机一致，因此就将它们合并为一个报文发送了。也就是三次握手。

三次握手另外一个重要作用：

    验证通信双方各自的发送能力和接收能力是否正常。因为三次握手已经实现了通信双方的请求和响应。

注意：

    三次握手也一定程度上保证了TCP的可靠性，但只是辅助作用（核心是：确认应答，超时重传）。

三次握手的意义：

1）让通信双方各自建立对对方的“认同”。

2）验证通信双方各自的发送能力和接收能力是否正常。

3）在握手的过程中，双方协商一些重要参数。

建立连接主要两个TCP状态：

1）LISTEN（服务器状态）

    表示服务器已经准备就绪，随时可以进行连接。

2）ESTABLISHED（客户端，服务器都有）

    连接建立完成，接下来可以通信了。

断开连接

    通过四次挥手断开连接。

    注意：FIN为结束标志，意味着这个报文为断开报文。TCP报头标志位也有体现。

注意：

    很清楚看到四次挥手的中间两次通信没有合并。由于发送断开连接其实就是Socket的close方法或者进程结束，就会触发Socket发送FIN报文段。当客户端发送断开连接的请求，服务端返回ACK，这个过程是操作系统内核实现的。两者的执行时机不同，就不能合并。

断开连接的两个重要状态

1）CLOSE_WAIT（出现在被动断开的一方）

    等待关闭（等待Socket执行close方法）

2）TIME_WAIT（主动发送断开连接的一方）

    如果一切顺利，客户端进入TIME_WAIT状态。四次挥手已经挥完了。

存在一个问题：

    最后一次挥手ack如果丢包了，超时重传就会重新发送。如果已经断开了，就会无法接收FIN返回ACK。因此设置一个断开等待时间（2MSL）就算丢包了，也会顺利的进行超时重传。

    MSL为互联网上，最长两个节点，数据传输消耗的最大时间。通常为60s。这里设置2MSL的等待时间，就是由于发送一个ACK且接收一个FIN最大时间也就2MSL。因此重传的时间一定小于2MSL。

小结：

    三次握手和四次挥手形象的体现了TCP连接和断开的过程，让我们仔细的去思考和理解。