TCP连接的三次握手和连接释放的四次挥手图文详解
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2025-06-01 04:02:17
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tcp连接

什么是TCP连接?

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在简化的计算机网络OSI模型中,它完成第四层传输层所指定的功能,用户数据报协议是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族中,TCP层是位于IP层之上,应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是IP层不提供这样的流机制,而是提供不可靠的包交换。

三次握手

三次握手是发生在TCP的连接过程中的,具体的步骤如下:

  1. 客户端向服务端发起连接请求,发送请求报文段,将SYN同步位置为1,并且选择一个初始序列号seq=x,此时客户端由CLOSED(连接关闭)状态变为SYN-SENT(同步已发送状态)
  2. 服务端接收到客户端发来的连接请求,此时同意进行连接时,向客户端发送确认报文段并且将SYN同步位和ACK都置为1,确认号ack=x+1,并且为自己也选一个初始序列号seq=y,确认报文段不携带数据,但是仍要占用一个序号,发送报文段的同时为该TCP连接分配对应的缓存和变量。此时服务端从LISTEN(监听)状态转变为SYN-RCVD(同步收到)状态。
  3. 此时客户端接受到服务端发来的确认报文段,为了表示自己成功接受到报文段,还需要向服务端发送一个报文段,此时报文段的ACK位置为1,seq = x + 1,ack = y + 1,这里确认报文段也不携带数据,但是也要占用一个序号,此时发送报文段的同时为该TCP连接分配对应的缓存和变量。此时客户端从SYN-SENT(同步发送状态)转变为ESTABLISHED(已连接状态)。
  4. 此时连接建立,TCP连接提供的是全双工信道,双方都可以进行数据的发送。此时服务端从SYN-RVCD(同步收到)状态转变为ESTABLISHED(已连接状态)。

由于服务端的资源是在第二次握手时创建的,而客户端的资源是在第三次握手时创建的。这就使得服务器容易遭受SYN洪范攻击,即收到大量的连接请求而占用资源,导致正常的连接请求无法响应或者缓慢响应。
三次握手

为什么需要三次握手而不是两次?或者四次?

  1. 我们知道TCP连接是可靠的,但是网络信道并不可靠,即发送的数据有可能存在丢失或者延迟发送的可能,那么我们必须建立一套完整的机制保证数据能够可靠发送。

  2. 假如是两次握手时,即客户端发送连接请求,服务端接受连接请求。这两次握手,那么就存在当客户端发送的连接请求报文段阻塞时,客户端久久未收到来自服务端的确认报文段,以为报文段丢失,则进行超时重传,再发一个连接请求报文段,如若第二次服务端接收到了请求,则做出响应,同意连接,发送确认报文段,并且建立连接。而此时网络信道恢复,第一次发送的报文段,成功传输到了服务端,服务端以为客户端建立了新的连接请求,则再次发送确认报文段,再次建立连接。而客户端收到重复的确认报文段以为是失效报文段,不以理睬。则现在客户端只有一个连接,服务端却有两个连接,让服务端的资源白白浪费。

    如果网络信道非常差,可能客户端发送很多请求以后,才能成功连接一次,但突然恢复以后,服务端又会收到大量的连接请求,会创建更多的连接,浪费更多的资源。

  3. 如果是四次握手,那么对比于三次握手,肯定是更加的安全和可靠,但是三次握手已经足够保证连接可靠,四次握手将会导致连接时间变长,连接过程更加复杂,则浪费更多的资源。

    4次及4次以上,同理即可。

四次挥手

四次挥手是发生在TCP的连接释放过程中,具体的步骤如下:

  1. 在客户端传送完数据以后,需要进行连接的释放,此时由客户端发送连接释放报文段,将FIN位置为1,表示请求连接断开,序号seq= u,u为此前传输数据包的报文段的序号 + 1,并且将客户端的TCP连接断开,则此时客户端就不能够再发送数据,但是服务端还可以向客户端发送数据,FIN报文段即使不携带任何数据,也要消耗掉一个序号。
  2. 服务端收到来自客户端的连接释放报文段,表示同意断开连接,则立刻发送确认报文段,将ACK位置为1,表示同意断开连接,序号seq = v,v为服务端最后一次传输成功的报文段的序号 + 1,ack = u + 1,连接释放报文段也要消耗一个序号。此时仅仅只有客户端向服务端方向的连接断开,但是TCP连接是全双工的,服务端还可以向客户端发送数据,客户端也可以接受到数据。
  3. 若服务端还有数据未完成传输,则可以继续进行传输数据,待数据传输完成以后,向客户端发送连接释放报文段,将FIN置为1,ACK置为1,seq = w,w为服务端成功传输最后一个数据包的序号 + 1,ack = u + 1,连接释放报文段也要占用一个序号。此时将服务端到客户端方向的连接断开。
  4. 客户端收到来自服务端的连接释放报文段,需要做出回应,发送确认报文段,将其ACK位置为1,确认号ack = w + 1,seq = u + 1。此时TCP连接还未释放,需要经过时间等待计时器设置的时间后,客户端才进入连接关闭状态。
    四次挥手

根据为什么需要三次握手而不是两次?或者四次?同理可得为什么需要四次挥手。

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