1、通俗語言理解

1.1 三次握手

C:客戶端 S：服務器端

第一次握手：
C：在嗎？我要和你建立連接。

第二次握手：
S：在的呢！來吧，確定要連接嗎？

第三次握手：
C:非常確定！咱們建立連接吧。

為什么要三次握手？好麻煩!兩次握手不就可以了嗎？我想知道為什么。

答：如果是；兩次握手，S告訴C你來吧，同時S就打開了一個連接，這個時候如果C已經(jīng)掛了，那S一直等C同時還開啟了一個連接。
就像你和你朋友約會，你給他準備了一個驚喜，但是他卻沒來。

1.2 四次揮手

C:客戶端 S：服務器端

第一次揮手：
C:我的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳完了，我想和你斷開連接。

第二次揮手：
S：好的，我知道了，但是我這邊還有數(shù)據(jù)給你，你先不要和我斷開。

第三次揮手：
S：我的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳送完了，你可以和我斷開連接了！

第四次揮手：
C:我已經(jīng)收到你的讓我斷開連接的信息了，可以斷開了。

為什么要四次揮手？好麻煩!三次揮手不就可以了嗎？我想知道為什么。

答：當S端收到斷開連接的信息時，S端可能還有數(shù)據(jù)要鄉(xiāng)C端發(fā)送，使用確認狀態(tài)（ACK）和結束狀態(tài)（FIN）要分開發(fā)送

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2、進一步理解三次握手和四次揮手

2.1 三次握手

首先很多人會先講下握手的過程：

1、第一次握手：客戶端給服務器發(fā)送一個 SYN 報文。

2、第二次握手：服務器收到 SYN 報文之后，會應答一個 SYN+ACK 報文。

3、第三次握手：客戶端收到 SYN+ACK 報文之后，會回應一個 ACK 報文。

4、服務器收到 ACK 報文之后，三次握手建立完成。

作用是為了確認雙方的接收與發(fā)送能力是否正常。

這里解釋一下為啥只有三次握手才能確認雙方的接受與發(fā)送能力是否正常，而兩次卻不可以：

• 第一次握手：客戶端發(fā)送網(wǎng)絡包，服務端收到了。這樣服務端就能得出結論：客戶端的發(fā)送能力、服務端的接收能力是正常的。
• 第二次握手：服務端發(fā)包，客戶端收到了。這樣客戶端就能得出結論：服務端的接收、發(fā)送能力，客戶端的接收、發(fā)送能力是正常的。不過此時服務器并不能確認客戶端的接收能力是否正常。
• 第三次握手：客戶端發(fā)包，服務端收到了。這樣服務端就能得出結論：客戶端的接收、發(fā)送能力正常，服務器自己的發(fā)送、接收能力也正常。

因此，需要三次握手才能確認雙方的接收與發(fā)送能力是否正常。

這個過程的我們應該要描述的更詳細一點，因為三次握手的過程中，雙方是由很多狀態(tài)的改變的，而這些狀態(tài)，也是面試官可能會問的點。所以我覺得在回答三次握手的時候，我們應該要描述的詳細一點，而且描述的詳細一點意味著可以扯久一點。加分的描述我覺得應該是這樣：

剛開始客戶端處于 closed 的狀態(tài)，服務端處于 listen 狀態(tài)。然后

• 1、第一次握手：客戶端給服務端發(fā)一個 SYN 報文，并指明客戶端的初始化序列號 ISN（c）。此時客戶端處于 SYN_Send 狀態(tài)。

• 2、第二次握手：服務器收到客戶端的 SYN 報文之后，會以自己的 SYN 報文作為應答，并且也是指定了自己的初始化序列號 ISN(s)，同時會把客戶端的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示自己已經(jīng)收到了客戶端的 SYN，此時服務器處于 SYN_REVD 的狀態(tài)。

• 3、第三次握手：客戶端收到 SYN 報文之后，會發(fā)送一個 ACK 報文，當然，也是一樣把服務器的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示已經(jīng)收到了服務端的 SYN 報文，此時客戶端處于 establised 狀態(tài)。

• 4、服務器收到 ACK 報文之后，也處于 establised 狀態(tài)，此時，雙方以建立起了鏈接。

模型參考1

模型參考2

提示：

• (1) SYN=1 表示該報文不攜帶數(shù)據(jù)，但消耗一個序號 seq=x，seq=x是客戶端的初始化序列號，因為tcp是面向字節(jié)流的
• (2) SYN=1 表示該報文不攜帶數(shù)據(jù)，但消耗一個序號 seq=y，seq=y是服務器的初始化序列號，ACK=1是一個確認號
  ack=x+1，表示服務器下次接收到的序號希望是x+1。然后服務器進入到SYN-RCVD等待的狀態(tài)
• (3) ACK=1是一個確認號，seq=x+1是上一次服務器回應的序號要求，ack=y+1表示客戶下一次接收到的序號希望是y+1

2.2 四次揮手

• 1、第一次揮手：客戶端發(fā)送一個 FIN 報文，報文中會指定一個序列號。此時客戶端處于FIN_WAIT1狀態(tài)。

• 2、第二次握手：服務端收到 FIN 之后，會發(fā)送 ACK 報文，且把客戶端的序列號值 + 1 作為 ACK 報文的序列號值，表明已經(jīng)收到客戶端的報文了，此時服務端處于 CLOSE_WAIT狀態(tài)。

• 3、第三次揮手：如果服務端也想斷開連接了，和客戶端的第一次揮手一樣，發(fā)給 FIN 報文，且指定一個序列號。此時服務端處于 LAST_ACK 的狀態(tài)。

• 4、第四次揮手：客戶端收到 FIN 之后，一樣發(fā)送一個 ACK 報文作為應答，且把服務端的序列號值 + 1 作為自己 ACK 報文的序列號值，此時客戶端處于 TIME_WAIT 狀態(tài)。需要過一陣子以確保服務端收到自己的 ACK 報文之后才會進入 CLOSED 狀態(tài)

• 5、服務端收到 ACK 報文之后，就處于關閉連接了，處于 CLOSED 狀態(tài)。

模型參考1

模型參考2

這里特別需要主要的就是TIME_WAIT這個狀態(tài)了，這個是面試的高頻考點，就是要理解，為什么客戶端發(fā)送 ACK 之后不直接關閉，而是要等一陣子才關閉。這其中的原因就是，要確保服務器是否已經(jīng)收到了我們的 ACK 報文，如果沒有收到的話，服務器會重新發(fā) FIN 報文給客戶端，客戶端再次收到 ACK 報文之后，就知道之前的 ACK 報文丟失了，然后再次發(fā)送 ACK 報文。
至于 TIME_WAIT 持續(xù)的時間至少是一個報文的來回時間。一般會設置一個計時，如果過了這個計時沒有再次收到 FIN 報文，則代表對方成功就是 ACK 報文，此時處于 CLOSED 狀態(tài)。

參考資料：三次握手和四次揮手（面試必問）