TCP协议为什么是三次握手、四次挥手

参考答案

TCP协议在传输数据的时候，客户端（Client）跟服务端（Server）会建立连接，然后把需要传输的文件进行分段，以及提供可靠传输和流量控制，在数据传输完成后，当前的会话也要断开连接，避免资源浪费。

TCP的三次握手，是建立连接的过程。四次挥手，是断开连接的过程。

一、TCP三次握手

先看图示，然后再来了解下，每一次握手都发生了什么。

图示中的字段含义：

• SYN：同步序列号，是用来建立连接的握手信号。
• ack：确认序号，当ACK为1时，ack有效，当ACK为0时，ack无效。
• seq：序号。
• ACK：确认序号有效。
• FIN: 结束标志，用来表示断开连接。

TCP协议还有一个特点：

就是面向字节流，它会把数据都分成一个个字节，然后进行分段传输，在分段传输的时候，每一段是由不同的字节序号组成的。最开始的时候，客户端和服务端都是Closed(关闭)状态，准备发送连接请求前，Server会进入LISTEN(监听)状态。

• 第一次握手： 客户端(Client)会给服务端(Server)发送请求报文段，并指定同步序列号SYN = 1，ACK = 0， 初始序号为seq = x，（seq里面就是字节的序号），同时TCP的客户端进程进入SYN-SENT(同步已发送)状态。
• 第二次握手： 服务端收到客户端发送的请求报文SYN后，会向客户端发送一个SYN报文作为应答，表示同意建立连接，同时指定了自己的SYN = 1， ACK = 1，还会向客户端发送seq = y，来表示自己的一个初始序号，同时也会告诉客户端下一次应该从哪开始发送的确认序号，由于客户端发送过来的初始序号seq = x, 所以确认序号ack = x + 1，这时，TCP的服务端进入SYN-RCVD(同步收到)状态。
• 第三次握手： 客户端收到服务端的确认报文之后，会再次向服务端发送确认信息，表示已经收到。所以ACK = 1, seq = x + 1, ack = y + 1。TCP建立连接，客户端和服务器进入ESTAB-LISTEND(已建立连接状态)状态。

二、为什么是三次握手

1. 通过上面的三次握手，可以很清楚的知道，每一步握手的目的是什么。

• 第一次握手：客户端发送建立连接的请求报文段，服务端收到了，这样服务端能够得出客户端的发送和自己的接收是没有问题的。
• 第二次握手：服务端也发送一个请求报文段，表示自己收到了来自客户端的建立连接请求报文段，同时客户端也收到服务器响应的这个报文段，这样客户端能够得出服务端的发送和自己的接收是没有问题的，但是服务端并不知道客户端的接收有没有问题(只是客户端自己知道)所以还需要第三次握手来告知服务端。
• 第三次握手：客户端接着发送请求报文段，表示自己收到了服务端的确认信息，然后服务端也正常收到了。自此，握手结束，可以知道双方的发送和接收是正常的。

2. 假如只握手了前两次，会造成什么样的后果呢？

客户端第一次向服务端发送了建立连接的请求报文段，有可能因为网络的原因滞留了，客户端就会认为这个请求失效了，会重新向服务端发送一个连接请求，然后服务器正常响应连接。

在某个时间段，第一次发送的连接请求才到达了服务端，如果没有第三次握手确认，那么此时服务端会误认为客户端又发了一个新的连接请求，会再一次响应客户端，客户端收到响应请求，发现这个请求刚刚已经发过了，而且也收到了服务端的响应，就忽略这个请求，但此时的服务端却还一直等待客户端的响应，这样就会造成资源的浪费。

3. 假如握手了四次，又会是什么样子呢？

第三次握手，服务端最后一次收到客户端的响应请求之后，如果此时进行第四次握手的话，那么应该是服务端接着去响应刚刚收到的这个请求，这个请求不管失败还是成功，意义都不大。因为三次握手之后，客户端和服务端都已经知道了双方的发送和接收是正常的，是可以进行数据传输的，就不需要再次发送确认请求了，而且完全可靠的通信协议也是不存在的。

三、TCP四次挥手

TCP断开连接，要经历四次挥手的过程。

• 第一次挥手: 客户端主动断开连接，向服务端发送FIN报文段，即连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并且状态变为FIN-WAIT-1(终止等待1)。
• 第二次挥手: 服务端收到客户端的FIN报文段，响应请求，也向客户端发送一个ACK = 1，seq = y, ack = u + 1(三次握手阶段已经解释过seq和ack，没看懂的可以重新看一遍) 的报文段，来表示自己已经收到了客户端的断开连接的请求报文，同时将自己的状态变为CLOSE-WAIT(关闭等待)。

客户端收到第二次的挥手报文之后，也会将自身的状态变为FIN-WAIT-2(关闭等待)，此时客户端已经断开了对服务端的连接，也就是说，客户端不能再向服务端发送数据了，但是服务端并没有断开连接，它仍然要向客户端发送未发送完的数据，即TCP处于半关闭状态，这也是为什么要四次挥手的原因。

• 第三次挥手: 等待一段时间，当服务端将剩余数据发送完后，也会向客户端发送一个FIN = 1 的报文段，其中seq = w, ack = u + 1, ACK = 1，同时，自身进入LAST-ACK(最后确认)状态，来等待客户端的ACK。
• 第四次挥手: 客户端收到服务端的断开释放报文段FIN，同样对它进行响应，向服务段发送ACK = 1 ，seq = u + 1, ack = w + 1的报文段，并且自身进入TIME-WAIT状态，一段时间过后，服务端收到客户端的响应报文，将自身状态变为Closed，客户端等待TIME-WAIT时间过后，也将变为Closed状态。四次挥手完毕，客户端和服务端断开连接。

四、为什么最后一次挥手，客户端还要进入一个TIME-WAIT状态？

如果客户端最后一次挥手发送的确认请求报文，服务端没有收到的话，服务端就会认为，是因为它自己发送的FIN报文段没有发送出去，导致客户端没有收到，客户端没有收到，就不会给它发送确认请求报文，于是，服务器会再次发送FIN报文段，所以有一个时长为2MSL的等待时间。

以上，是Java面试题【 TCP协议为什么是三次握手、四次挥手】的参考答案。

输出，是最好的学习方法。

欢迎在评论区留下你的问题、笔记或知识点补充~

—end—