对于 TCP 三次握手/四次挥手的下里巴人理解

总有人记不住(包括我自己)。整理一下,顺便配上个接地气的通俗理解。

一、三次握手

(一)技术描述

TCP三次握手(Three-way Handshake)是指在建立一个TCP连接时,客户端和服务器之间需要进行的三个步骤,以确保连接的可靠性。过程如下:

1、第一次握手(SYN)

  • 客户端向服务器发送一个SYN(synchronize)标志位的数据包,表示希望建立连接。这个数据包中包含客户端的初始序列号(Sequence Number),用于数据传输中的顺序控制。

2、第二次握手(SYN-ACK)

  • 服务器收到客户端的SYN请求后,回复一个SYN-ACK数据包。这个数据包中包含服务器的初始序列号,同时将客户端的序列号加1(表示确认收到客户端的SYN)。

3、第三次握手(ACK)

  • 客户端收到服务器的SYN-ACK后,再发送一个ACK(Acknowledgment)数据包,确认已收到服务器的序列号。此时,客户端的序列号加1,服务器的序列号加1。连接正式建立,之后双方可以进行数据传输。

通过三次握手,双方可以确认彼此的发送和接收能力,并建立一个可靠的连接。三次握手可以防止已失效的连接请求报文段突然又传送到服务器,从而引起错误。

(二)通俗理解

1、第一次握手(SYN)

  • 客户端:你瞅啥?
    • 客户端发起挑衅(SYN,同时包含怒气值 x,即 SEQ=x

2、第二次握手(SYN-ACK)

  • 服务端:瞅你咋的?(以下两点是二合一操作)
    • 承认确实瞅对方了,并且怒气值 + 1 后回怼(ACK=x+1
    • 问对方想咋的(SYNSEQ=y

3、第三次握手(ACK)

  • 客户端:揍你丫儿的!
    • 客户端收到了服务端返回的质疑,怒气值再次 + 1 后出手(ACK=y+1)

至此,二人搏击组队成功。

(三)为什么是三次握手

其实理论上,即便是很多很多次握手都不能确保绝对可靠。但低于三次肯定是不可靠的。

本着“少花钱多办事儿”的性价比原则,三次是能基本保证可靠性的前提下的最廉价方案。

二、四次挥手

(一)技术描述

TCP四次挥手(Four-way Handshake)是指在断开一个TCP连接时,客户端和服务器之间进行的四个步骤,以确保连接的可靠关闭。具体过程如下:

1、第一次挥手(FIN)

  • 客户端发送一个FIN(finish)标志位的数据包,表示客户端已经没有数据要发送了,请求关闭连接。此时,客户端进入FIN_WAIT_1状态。

2、第二次挥手(ACK)

  • 服务器收到客户端的FIN后,回复一个ACK数据包,确认已经接收到客户端的关闭请求,但此时服务器可能还有数据需要发送。因此,服务器进入CLOSE_WAIT状态,客户端进入FIN_WAIT_2状态。

3、第三次挥手(FIN)

  • 当服务器完成数据传输后,发送一个FIN数据包,表示服务器也准备关闭连接。此时,服务器进入LAST_ACK状态。

4、第四次挥手(ACK)

  • 客户端收到服务器的FIN后,发送一个ACK数据包,确认连接关闭。此时,客户端进入TIME_WAIT状态,等待一段时间以确保服务器收到ACK,然后才进入CLOSED状态。服务器在收到ACK后立即进入CLOSED状态,连接正式关闭。

关键状态解释

  • FIN_WAIT_1:客户端等待服务器的ACK确认。
  • FIN_WAIT_2:客户端等待服务器发送关闭请求。
  • CLOSE_WAIT:服务器等待关闭连接的处理。
  • LAST_ACK:服务器等待客户端的最后确认。
  • TIME_WAIT:客户端等待一段时间以确保对方收到ACK,防止最后的ACK丢失。

四次挥手可以确保双方都能正常关闭连接,并释放各自的资源。

(二)通俗理解

类似分手。

1、第一次挥手(FIN)

  • 客户端:我们分手吧!
    • 提出分手(FIN
    • 自己做好准备(进入 FIN_WAIT_1 状态)

2、第二次挥手(ACK)

  • 服务器:哦,俺还想挽救一下

    • 回复收到对方提出的分手(ACK
    • 俺还有话没说完:俺还是挺稀罕你滴(服务器进入 CLOSE_WAIT 状态,并继续把为发送完的数据继续发完)
  • 客户端:等消息,看对方反应(收到服务端的确认后,进入 FIN_WAIT_2 状态)

3、第三次挥手(FIN)

  • 服务器:完成最后的交流,认真考虑并调整心态后回复“好的”
    • 说完惜别的话(完成剩余的数据传输)同意分手(FIN
    • 自己调整状态(服务器进入 LAST_ACK 状态)

4、第四次挥手(ACK)

  • 客户端收到服务器同意分手,看看没别的情况,彻底踏实了

    • 客户端收到服务器同意分手(收到服务端发来的 FIN
    • 客户端说再见(发送一个 ACK 数据包,确认连接关闭)
    • 客户端看看是否有其他情况(进入 TIME_WAIT 状态,等待一段时间以确保服务器收到ACK)
    • 客户端踏实了(进入 CLOSED 状态)
  • 服务端:也彻底踏实了(收到 ACK 后立即进入 CLOSED 状态,连接正式关闭)

三、后记

其实本来很多技术方案就是按现实生活中的类似的场景进行设计的,所以相互印证更容易记忆。

(完)

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