【计算机网络】TCP握手与挥手：三步奏和四步曲

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前言
三次握手
四次挥手
三次握手和四次挥手的作用
- TCP三次握手的作用
- - 建立连接
  - 防止已失效的连接请求建立连接
  - 防止重复连接
- TCP四次挥手的作用：
- - 安全关闭连接
  - 避免数据丢失
  - 避免半开连接
- 总结：
总结

前言

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的可靠的传输协议。在建立连接和关闭连接时，TCP使用了三次握手和四次挥手的机制来确保通信的可靠性。
TCP是一种非常重要的传输层协议，被广泛应用于各种网络通信场景中。无论是企业内部的数据传输，还是互联网上的数据交换，都离不开TCP的支持。

三次握手

三次握手的过程是这样的：

第一步：客户端向服务器发送一个SYN（同步）标志位的数据包，请求建立连接。这个数据包包含了一个随机生成的序列号X。
第二步：服务器收到客户端的请求后，会回复一个带有SYN和ACK（确认）标志位的数据包。这个数据包中除了SYN标志位外，还包含了服务器随机生成的序列号Y，以及确认号ACK为X+1。
第三步：客户端收到服务器的响应后，会发送一个ACK标志位的数据包给服务器，确认连接建立。该数据包中的确认号ACK为Y+1。
经过以上三个步骤，双方都知道彼此已经准备好进行通信，连接成功建立。

注意：三次握手的目的是为了确保双方都能够收到对方的数据包。如果只有两次握手，则存在一种情况，即客户端发送的SYN数据包在传输过程中丢失，而服务器没有收到客户端的请求，但是客户端已经认为连接建立成功了。当客户端向服务器发送数据时，服务器会认为这是一个非法的数据包，并拒绝接收。因此，三次握手可以避免这种情况的发生。
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四次挥手

四次挥手的过程是这样的：

第一步：客户端发送一个FIN（结束）标志位的数据包给服务器，请求关闭连接。
第二步：服务器收到客户端的请求后，发送一个ACK标志位的数据包给客户端，确认收到关闭请求。
第三步：服务器继续向客户端发送一个FIN标志位的数据包，表示服务器也准备关闭连接。
第四步：客户端收到服务器的关闭请求后，发送一个ACK标志位的数据包给服务器，确认收到关闭请求。

经过以上四个步骤，双方都完成了关闭连接的过程。在这个过程中，服务器和客户端都需要等待一段时间（即TIME_WAIT状态）才能完全关闭连接，等待时间一般为2MSL，即2倍最大报文段生存时间。这是因为在实际应用中，网络状况可能不稳定，需要确保对方已经接收到最后一个ACK数据包。
四次挥手的过程可以避免连接关闭时出现问题，如双方同时关闭连接，但是还有数据传输的情况。
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三次握手和四次挥手的作用

TCP三次握手的作用

建立连接

三次握手确保了客户端和服务器之间建立了可靠的连接。客户端发送SYN数据包给服务器，服务器回复SYN+ACK数据包给客户端，最后客户端发送ACK数据包给服务器。通过这个过程，双方都确认对方可达，并同步了序列号和确认号。只有完成三次握手，才能确保双方能够正常通信。

防止已失效的连接请求建立连接

在网络传输过程中，可能会有延迟或丢失的情况发生。如果没有三次握手，客户端发送的连接请求可能会在网络中滞留，当客户端重新发送请求时，服务器无法区分新的连接请求与旧的失效请求。通过三次握手，服务器可以确认客户端发送的连接请求是有效的，避免建立无效的连接。

防止重复连接

在网络环境中，可能存在网络拓扑改变或网络故障的情况。如果没有三次握手，客户端可能会发送多个连接请求给服务器，而服务器则无法判断是新的连接请求还是旧的重复连接。通过三次握手，服务器可以确认客户端的序列号和确认号，避免重复连接的情况发生。

TCP四次挥手的作用：

安全关闭连接

四次挥手确保了双方在关闭连接时能够安全地完成数据传输。客户端发送FIN数据包给服务器，表示不再发送数据；服务器回复ACK数据包给客户端，确认收到关闭请求；服务器继续发送FIN数据包给客户端，表示也准备关闭连接；最后，客户端回复ACK数据包给服务器，确认收到关闭请求。通过这个过程，双方都完成了数据传输并安全地关闭连接。