三次握手，四次挥手

三次握手

三次握手是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个数据包。

1、第一次握手（SYN=1, seq=x）

客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

发送完毕后，客户端进入SYN_SEND状态。

2、第二次握手（SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1）

服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加1，即X+1。 发送完毕后，服务器端进入SYN_RCVD状态。

3、第三次握手（ACK=1, ACKnum=y+1）

客户端再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为0，ACK 标志位为1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写ISN的+1

发送完毕后，客户端进入ESTABLISHED状态，当服务器端接收到这个包时，也进入ESTABLISHED状态，TCP 握手结束。

问题一：为什么需要三次握手呢？

在谢希仁著的《计算机网络》里说，『为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误』。怎么理解呢，我们假设一种情况，有一个建立连接的第一次握手的报文段因为滞留到网络中过了较长时间才发送到服务端。这时服务器是要做ACK应答的，如果只有两次握手就代表连接建立，那服务器此时就要等待客户端发送建立连接之后的数据。而这只是一个因滞留而废弃的请求，是不是白白浪费了很多服务器资源。

从另一个角度看这个问题，TCP是全双工的通信模式，需要保证两端都已经建立可靠有效的连接。在三次握手过程中，我们可以确认的状态是：

第一次握手：服务器确认自己接收OK，服务端确认客户端发送OK。

第二次握手：客户端确认自己发送OK，客户端确认自己接收OK，客户端确认服务器发送OK，客户端确认服务器接收OK。

第三次握手：服务器确认自己发送OK，服务器确认客户端接收OK。

只有握手三次才能达到全双工的目的：确认自己和对方都能够接收和发送消息。

四次挥手

四次挥手表示要发送四个包，挥手的目的是断开连接。

1、第一次挥手（FIN=1, seq=x）

假设客户端想要关闭连接，客户端发送一个 FIN 标志位置为1的包，表示自己已经没有数据可以发送了，但是仍然可以接受数据。

发送完毕后，客户端进入FIN_WAIT_1状态。

2、第二次挥手（ACK=1，ACKnum=x+1）

服务器端确认客户端的 FIN 包，发送一个确认包，表明自己接受到了客户端关闭连接的请求，但还没有准备好关闭连接。

发送完毕后，服务器端进入CLOSE_WAIT状态，客户端接收到这个确认包之后，进入FIN_WAIT_2状态，等待服务器端关闭连接。

3、第三次挥手（FIN=1，seq=y）

服务器端准备好关闭连接时，向客户端发送结束连接请求，FIN 置为1。

发送完毕后，服务器端进入LAST_ACK状态，等待来自客户端的最后一个ACK。

4、第四次挥手（ACK=1，ACKnum=y+1）

客户端接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入TIME_WAIT状态，等待可能出现的要求重传的 ACK 包。

服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入CLOSED状态。

客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入CLOSED状态。

问题一：为什么挥手需要四次呢？为什么不能将ACK和FIN报文一起发送？

当服务器收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉客户端『你发的FIN我收到了』。只有等到服务端所有的报文都发送完了，才能发FIN报文，所以要将ACK和FIN分开发送，这就导致需要四次挥手。

问题二：为什么TIMED_WAIT之后要等2MSL才进入CLOSED状态？

MSL是TCP报文的最大生命周期，因为TIME_WAIT持续在2MSL就可以保证在两个传输方向上的尚未接收到或者迟到的报文段已经消失，同时也是在理论上保证最后一个报文可靠到达。假设最后一个ACK丢失，那么服务器会再重发一个FIN，这是虽然客户端的进程不在了，但是TCP连接还在，仍然可以重发LAST_ACK