浅谈TCP的三次握手和四次挥手

TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，三次握手用于建立连接，四次挥手用于关闭连接，下面详细解释为什么需要这样的过程。

三次握手建立连接

三次握手的目的是为了在客户端和服务器之间同步初始序列号（ISN），确保双方都有发送和接收数据的能力，并且让双方就一些连接参数达成一致。具体过程及原因如下：

第一次握手：客户端发送 SYN 包

• 过程：客户端向服务器发送一个 SYN（Synchronize Sequence Numbers）包，该包中包含客户端的初始序列号（ISN），表示客户端请求建立连接。
• 原因：客户端主动发起连接请求，告知服务器自己希望建立连接，同时发送初始序列号，为后续的数据传输做准备。

第二次握手：服务器发送 SYN + ACK 包

• 过程：服务器收到客户端的 SYN 包后，向客户端发送一个 SYN + ACK 包。其中 SYN 包包含服务器的初始序列号，ACK 包是对客户端 SYN 包的确认，确认号为客户端初始序列号加 1。
• 原因：服务器通过发送 SYN 包回应客户端的连接请求，并发送自己的初始序列号。同时，发送 ACK 包表示已经收到客户端的连接请求，确认客户端有发送数据的能力。这样，服务器既同意建立连接，又完成了自身序列号的同步。

第三次握手：客户端发送 ACK 包

• 过程：客户端收到服务器的 SYN + ACK 包后，向服务器发送一个 ACK 包，确认号为服务器初始序列号加 1。
• 原因：客户端收到服务器的确认后，再次发送 ACK 包，确认收到服务器的 SYN 包，告知服务器自己有接收数据的能力。此时，双方都确认了彼此发送和接收数据的能力，连接建立成功。

为什么不能是两次握手

如果是两次握手，服务器收到客户端的 SYN 包后直接建立连接，无法确认客户端是否有接收数据的能力。可能会出现客户端由于网络问题等原因没有收到服务器的 SYN 包，但服务器已经认为连接建立并发送数据的情况，导致数据丢失和资源浪费。

四次挥手关闭连接

四次挥手的目的是确保双方都能够正确地关闭连接，释放相关的资源。具体过程及原因如下：

第一次挥手：客户端发送 FIN 包

• 过程：客户端向服务器发送一个 FIN（Finish）包，表示客户端已经没有数据要发送了，请求关闭连接。
• 原因：客户端完成数据发送后，主动发起关闭连接的请求。

第二次挥手：服务器发送 ACK 包

• 过程：服务器收到客户端的 FIN 包后，向客户端发送一个 ACK 包，表示已经收到客户端的关闭请求，同意关闭客户端到服务器的连接。
• 原因：服务器及时确认收到客户端的关闭请求，让客户端知道服务器已经收到请求。此时，客户端到服务器的连接处于半关闭状态，客户端不能再发送数据，但可以接收服务器发送的数据。

第三次挥手：服务器发送 FIN 包

• 过程：服务器处理完剩余的数据后，向客户端发送一个 FIN 包，表示服务器也没有数据要发送了，请求关闭服务器到客户端的连接。
• 原因：服务器完成自身的数据发送后，主动请求关闭与客户端的连接。

第四次挥手：客户端发送 ACK 包

• 过程：客户端收到服务器的 FIN 包后，向服务器发送一个 ACK 包，表示已经收到服务器的关闭请求，同意关闭服务器到客户端的连接。
• 原因：客户端确认收到服务器的关闭请求，双方的连接正式关闭。

为什么不能是三次挥手

在大多数情况下，服务器收到客户端的 FIN 包后，可能还有一些数据需要处理和发送，不能立即关闭连接。因此，服务器会先发送 ACK 包确认客户端的关闭请求，然后在处理完数据后再发送 FIN 包请求关闭连接。这就导致关闭连接需要四次挥手。只有在服务器没有数据要发送的特殊情况下，才可以将第二次和第三次挥手合并，实现三次挥手关闭连接。