常見問題

1.詳細(xì)描述三次握手和四次揮手的過程。
2.三次握手可以變成兩次握手嗎？
3.簡述 TCP 連接和關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
4.簡述TCP 四次揮手的 TIME_WAIT狀態(tài)，以及為什么需要有這個(gè)狀態(tài)

重要的字段定義與作用

（1）序號(sequence number)：seq序號，占32位，用來標(biāo)識從TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流，發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對此進(jìn)行標(biāo)記。

（2）確認(rèn)號（acknowledgement number）：ack序號，占32位，只有ACK標(biāo)志位為1時(shí)，確認(rèn)序號字段才有效，ack=seq+1。

（3）標(biāo)志位（Flags）：共6個(gè)，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具體含義如下：

這些字段有什么作用呢？
seq序號、ack序號：用于確認(rèn)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，是否正常通信。
標(biāo)志位：用于確認(rèn)/更改連接狀態(tài)

1. 三次握手

1.1 三次握手的詳細(xì)過程

1）第一次握手：建立連接時(shí)，把SYN置1，客戶端向服務(wù)器發(fā)送SYN包（seq=x），請求建立連接，等待確認(rèn)。

2）第二次握手：服務(wù)端收到客戶端的SYN包，回一個(gè)ACK包（ack=x+1）確認(rèn)收到，同時(shí)發(fā)送一個(gè)SYN包（seq=y）給客戶端，也就是把SYN+ACK報(bào)文發(fā)送給客戶端。

3）第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包后，再回一個(gè)ACK包（ack=y+1）告訴服務(wù)端已經(jīng)收到。

三次握手完成，成功建立連接，開始傳輸數(shù)據(jù)。通過以上三次連接，不管是服務(wù)端還是客戶端都彼此知道了，我既能給對方發(fā)送消息也能收到對方的消息，那么這個(gè)連接就能被安全的建立了。

1.2 三次握手的狀態(tài)變化：

一開始客戶端和服務(wù)器同時(shí)屬于CLOSED狀態(tài)，表示沒有連接關(guān)系。
客戶端發(fā)送請求，客戶端打開發(fā)送(SYN-SENT)狀態(tài)，同時(shí)服務(wù)器打開監(jiān)聽(Listen)狀態(tài)；（第一次）
服務(wù)器在接收到客戶端的請求時(shí)，服務(wù)器切換為回復(fù)(SYN-RCVD)狀態(tài)；（第二次）
客戶端在接收到服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)，客戶端切換為穩(wěn)定連接(Established)狀態(tài)的同時(shí)發(fā)送第二次數(shù)據(jù)包。（第三次）
服務(wù)器在接收到客戶端的第二次數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)器切換為穩(wěn)定連接(Established)狀態(tài)。
雙方建立穩(wěn)定連接后，開始正常通信數(shù)據(jù)。

1.3 場景模擬

第一次握手：你能和我建立連接嗎，可以接受到我的數(shù)據(jù)嗎。
? SYN = 1 ，seq = x

第二次握手：可以建立連接，我接受到你的請求了，能接受到我的數(shù)據(jù)嗎，你的數(shù)據(jù)是這個(gè)嗎
? SYN = 1 ，ACK = 1 ，seq = y ，ack = x + 1

第三次握手：我已經(jīng)收到你的回復(fù)，這是我的數(shù)據(jù)，這是你的數(shù)據(jù)（用于再次核對）
? ACK = 1 ，seq = x + 1 ，ack = y + 1

建立連接成功。

2. 四次揮手

2.1 四次揮手的詳細(xì)過程

1）客戶端發(fā)送FIN包（FIN=1)給服務(wù)端，告訴它自己的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢，請求終止連接，此時(shí)客戶端不發(fā)送數(shù)據(jù)，但還能接收數(shù)據(jù)

2）服務(wù)端收到FIN包，回一個(gè)ACK包給客戶端告訴它已經(jīng)收到包了，此時(shí)還沒有斷開socket連接，而是等待剩下的數(shù)據(jù)傳輸完畢

3）服務(wù)端等待數(shù)據(jù)傳輸完畢后，向客戶端發(fā)送FIN包，表明可以斷開連接

4）客戶端收到后，回一個(gè)ACK包表明確認(rèn)收到，等待一段時(shí)間，確保服務(wù)端不再有數(shù)據(jù)發(fā)過來，然后徹底斷開連接

2.2 四次揮手的狀態(tài)變化

一開始客戶端和服務(wù)器同時(shí)屬于ESTABLISHED狀態(tài)，表示可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)。
（1）第一次揮手：客戶端發(fā)送終止連接的請求后處于FIN_WAIT_1狀態(tài)，這時(shí)的客戶端只能接受數(shù)據(jù)
（2）服務(wù)端（被動關(guān)閉的一方）收到終止連接請求后，發(fā)出一個(gè)ACK包代表服務(wù)端已經(jīng)收到終止請求，然后進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)，這時(shí)客戶端進(jìn)入FIN_WAIT_2狀態(tài)
（3）然后服務(wù)端要先把還沒發(fā)送完的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端，數(shù)據(jù)傳輸完畢后，向客戶端發(fā)送FIN包，表明可以斷開連接之后進(jìn)入LAST_ACK
（4）客戶端收到FIN包后再回一個(gè)ACK包表明確認(rèn)收到，進(jìn)入IME_WAIT狀態(tài)（等待一段時(shí)間，確保服務(wù)端不再有數(shù)據(jù)發(fā)過來，然后徹底斷開連接），也就是等待后客戶端和服務(wù)端一起進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

2.3 說說 TCP 2次握手行不行？為什么要3次

為了實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸， TCP 協(xié)議的通信雙方， 都必須維護(hù)一個(gè)序列號， 以標(biāo)識發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包中， 哪些是已經(jīng)被對方收到的。 三次握手的過程即是通信雙方相互告知序列號起始值， 并確認(rèn)對方已經(jīng)收到了序列號起始值的必經(jīng)步驟
如果只是兩次握手， 至多只有連接發(fā)起方的起始序列號能被確認(rèn)， 另一方選擇的序列號則得不到確認(rèn)

3. 簡述 TCP 連接 和 關(guān)閉的狀態(tài)轉(zhuǎn)移

上半部分是TCP三路握手過程的狀態(tài)變遷，下半部分是TCP四次揮手過程的狀態(tài)變遷。
1.CLOSED：起始點(diǎn)，在超時(shí)或者連接關(guān)閉時(shí)候進(jìn)入此狀態(tài)，這并不是一個(gè)真正的狀態(tài)，而是這個(gè)狀態(tài)圖的假想起點(diǎn)和終點(diǎn)。

2.LISTEN：服務(wù)器端等待連接的狀態(tài)。服務(wù)器經(jīng)過 socket，bind，listen 函數(shù)之后進(jìn)入此狀態(tài)，開始監(jiān)聽客戶端發(fā)過來的連接請求。此稱為應(yīng)用程序被動打開（等到客戶端連接請求）。

3.SYN_SENT：第一次握手發(fā)生階段，客戶端發(fā)起連接。客戶端調(diào)用 connect，發(fā)送 SYN 給服務(wù)器端，然后進(jìn)入 SYN_SENT 狀態(tài)，等待服務(wù)器端確認(rèn)（三次握手中的第二個(gè)報(bào)文）。如果服務(wù)器端不能連接，則直接進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

4.SYN_RCVD：第二次握手發(fā)生階段，跟 3 對應(yīng)，這里是服務(wù)器端接收到了客戶端的 SYN，此時(shí)服務(wù)器由 LISTEN 進(jìn)入 SYN_RCVD狀態(tài)，同時(shí)服務(wù)器端回應(yīng)一個(gè) ACK，然后再發(fā)送一個(gè) SYN 即 SYN+ACK 給客戶端。狀態(tài)圖中還描繪了這樣一種情況，當(dāng)客戶端在發(fā)送 SYN 的同時(shí)也收到服務(wù)器端的 SYN請求，即兩個(gè)同時(shí)發(fā)起連接請求，那么客戶端就會從 SYN_SENT 轉(zhuǎn)換到 SYN_REVD 狀態(tài)。

5.ESTABLISHED：第三次握手發(fā)生階段，客戶端接收到服務(wù)器端的 ACK 包（ACK，SYN）之后，也會發(fā)送一個(gè) ACK 確認(rèn)包，客戶端進(jìn)入 ESTABLISHED 狀態(tài)，表明客戶端這邊已經(jīng)準(zhǔn)備好，但TCP 需要兩端都準(zhǔn)備好才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)器端收到客戶端的 ACK 之后會從 SYN_RCVD 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 ESTABLISHED 狀態(tài)，表明服務(wù)器端也準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。這樣客戶端和服務(wù)器端都是 ESTABLISHED 狀態(tài)，就可以進(jìn)行后面的數(shù)據(jù)傳輸了。所以 ESTABLISHED 也可以說是一個(gè)數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)。

下面看看TCP四次揮手過程的狀態(tài)變遷。
1.FIN_WAIT_1：第一次揮手。主動關(guān)閉的一方（執(zhí)行主動關(guān)閉的一方既可以是客戶端，也可以是服務(wù)器端，這里以客戶端執(zhí)行主動關(guān)閉為例）終止連接時(shí)，發(fā)送 FIN 給對方，然后等待對方返回 ACK 。調(diào)用 close() 第一次揮手就進(jìn)入此狀態(tài)。

2.CLOSE_WAIT：接收到FIN 之后，被動關(guān)閉的一方進(jìn)入此狀態(tài)。具體動作是接收到 FIN，同時(shí)發(fā)送 ACK。之所以叫 CLOSE_WAIT 可以理解為被動關(guān)閉的一方此時(shí)正在等待上層應(yīng)用程序發(fā)出關(guān)閉連接指令。TCP關(guān)閉是全雙工過程，這里客戶端執(zhí)行了主動關(guān)閉，被動方服務(wù)器端接收到FIN 后也需要調(diào)用 close 關(guān)閉，這個(gè) CLOSE_WAIT 就是處于這個(gè)狀態(tài)，等待發(fā)送 FIN，發(fā)送了FIN 則進(jìn)入 LAST_ACK 狀態(tài)。

3.FIN_WAIT_2：主動端（這里是客戶端）先執(zhí)行主動關(guān)閉發(fā)送FIN，然后接收到被動方返回的 ACK 后進(jìn)入此狀態(tài)。

4.LAST_ACK：被動方（服務(wù)器端）發(fā)起關(guān)閉請求，由狀態(tài)2 進(jìn)入此狀態(tài)，具體動作是發(fā)送 FIN給對方，同時(shí)在接收到ACK 時(shí)進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

5.CLOSING：兩邊同時(shí)發(fā)起關(guān)閉請求時(shí)（即主動方發(fā)送FIN，等待被動方返回ACK，同時(shí)被動方也發(fā)送了FIN，主動方接收到了FIN之后，發(fā)送ACK給被動方），主動方會由FIN_WAIT_1 進(jìn)入此狀態(tài)，等待被動方返回ACK。

6.TIME_WAIT：從狀態(tài)變遷圖會看到，四次揮手操作最后都會經(jīng)過這樣一個(gè)狀態(tài)然后進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

4.簡述 TCP 四次揮手的 TIME_WAIT狀態(tài)，為什么需要有這個(gè)狀態(tài)

TIME_WAIT狀態(tài)也稱為2MSL等待狀態(tài)。每個(gè)具體TCP實(shí)現(xiàn)必須選擇一個(gè)報(bào)文段最大生存時(shí)間MSL（Maximum Segment Lifetime），它是任何報(bào)文段被丟棄前在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的最長時(shí)間。

對一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)所給定的MSL值，處理的原則是：當(dāng)TCP執(zhí)行一個(gè)主動關(guān)閉，并發(fā)回最后一個(gè)ACK，該連接必須在TIME_WAIT狀態(tài)停留的時(shí)間為2倍的MSL。這樣可讓TCP再次發(fā)送最后的ACK以防這個(gè)ACK丟失（另一端超時(shí)并重發(fā)最后的FIN）。

理論上，四次揮手的四個(gè)報(bào)文都發(fā)送完畢，就可以直接進(jìn)入CLOSE狀態(tài)了，但是可能網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，有可能最后一次揮手的ACK，也就是最后一個(gè)ACK會丟失。所以TIME_WAIT狀態(tài)就是用來重發(fā)可能丟失的ACK報(bào)文。

5. 簡述什么是 MSL，為什么客戶端連接要等待2MSL的時(shí)間才能完全關(guān)閉

MSL是 Maximum Segment Lifetime 的英文縮寫，可譯為“ 最長報(bào)文段壽命 ”，它是任何報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上存在的最長時(shí)間，超過這個(gè)時(shí)間報(bào)文將被丟棄。

為了保證客戶端發(fā)送的最后一個(gè)ACK報(bào)文段能夠到達(dá)服務(wù)器。因?yàn)檫@個(gè)ACK有可能丟失，從而導(dǎo)致處在LAST-ACK狀態(tài)的服務(wù)器收不到對FIN-ACK的確認(rèn)報(bào)文。服務(wù)器會超時(shí)重傳這個(gè)FIN-ACK，接著客戶端再重傳一次確認(rèn)，重新啟動時(shí)間等待計(jì)時(shí)器。最后客戶端和服務(wù)器都能正常的關(guān)閉。假設(shè)客戶端不等待2MSL，而是在發(fā)送完ACK之后直接釋放關(guān)閉，一但這個(gè)ACK丟失的話，服務(wù)器就無法正常的進(jìn)入關(guān)閉連接狀態(tài)。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-523938.html

• 兩個(gè)理由：
  1.保證客戶端發(fā)送的最后一個(gè)ACK報(bào)文段能夠到達(dá)服務(wù)端。
  這個(gè)ACK報(bào)文段有可能丟失，使得處于LAST-ACK狀態(tài)的B收不到對已發(fā)送的FIN+ACK報(bào)文段的確認(rèn)，服務(wù)端超時(shí)重傳FIN+ACK報(bào)文段，而客戶端能在2MSL時(shí)間內(nèi)收到這個(gè)重傳的FIN+ACK報(bào)文段，接著客戶端重傳一次確認(rèn)，重新啟動2MSL計(jì)時(shí)器，最后客戶端和服務(wù)端都進(jìn)入到CLOSED狀態(tài)，若客戶端在TIME-WAIT狀態(tài)不等待一段時(shí)間，而是發(fā)送完ACK報(bào)文段后立即釋放連接，則無法收到服務(wù)端重傳的FIN+ACK報(bào)文段，所以不會再發(fā)送一次確認(rèn)報(bào)文段，則服務(wù)端無法正常進(jìn)入到CLOSED狀態(tài)。
  2.防止“已失效的連接請求報(bào)文段”出現(xiàn)在本連接中。
  客戶端在發(fā)送完最后一個(gè)ACK報(bào)文段后，再經(jīng)過2MSL，就可以使本連接持續(xù)的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的所有報(bào)文段都從網(wǎng)絡(luò)中消失，使下一個(gè)新的連接中不會出現(xiàn)這種舊的連接請求報(bào)文段。

到了這里，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面經(jīng)之TCP三次握手和四次揮手的詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！