TCP四次握手斷開連線
阿新 • • 發佈：2019-01-10
建立連線非常重要，它是資料正確傳輸的前提；斷開連線同樣重要，它讓計算機釋放不再使用的資源。如果連線不能正常斷開，不僅會造成資料傳輸錯誤，還會導致套接字不能關閉，持續佔用資源，如果併發量高，伺服器壓力堪憂。
建立連線需要三次握手，斷開連線需要四次握手，可以形象的比喻為下面的對話：
下圖演示了客戶端主動斷開連線的場景：
建立連線後，客戶端和伺服器都處於
1) 客戶端呼叫 close() 函式後，向伺服器傳送 FIN 資料包，進入
2) 伺服器收到資料包後，檢測到設定了 FIN 標誌位，知道要斷開連線，於是向客戶端傳送“確認包”，進入
注意：伺服器收到請求後並不是立即斷開連線，而是先向客戶端傳送“確認包”，告訴它我知道了，我需要準備一下才能斷開連線。
3) 客戶端收到“確認包”後進入
4) 等待片刻後，伺服器準備完畢，可以斷開連線，於是再主動向客戶端傳送 FIN 包，告訴它我準備好了，斷開連線吧。然後進入
5) 客戶端收到伺服器的 FIN 包後，再向伺服器傳送 ACK 包，告訴它你斷開連線吧。然後進入
6) 伺服器收到客戶端的 ACK 包後，就斷開連線，關閉套接字，進入
TCP 是面向連線的傳輸方式，必須保證資料能夠正確到達目標機器，不能丟失或出錯，而網路是不穩定的，隨時可能會毀壞資料，所以機器A每次向機器B傳送資料包後，都要求機器B”確認“，回傳ACK包，告訴機器A我收到了，這樣機器A才能知道資料傳送成功了。如果機器B沒有回傳ACK包，機器A會重新發送，直到機器B回傳ACK包。
客戶端最後一次向伺服器回傳ACK包時，有可能會因為網路問題導致伺服器收不到，伺服器會再次傳送 FIN 包，如果這時客戶端完全關閉了連線，那麼伺服器無論如何也收不到ACK包了，所以客戶端需要等待片刻、確認對方收到ACK包後才能進入CLOSED狀態。那麼，要等待多久呢？
建立連線需要三次握手，斷開連線需要四次握手，可以形象的比喻為下面的對話：
- [Shake 1] 套接字A：“任務處理完畢，我希望斷開連線。”
- [Shake 2] 套接字B：“哦，是嗎？請稍等，我準備一下。”
- 等待片刻後……
- [Shake 3] 套接字B：“我準備好了，可以斷開連線了。”
- [Shake 4] 套接字A：“好的，謝謝合作。”
下圖演示了客戶端主動斷開連線的場景：
建立連線後，客戶端和伺服器都處於
ESTABLISED狀態。這時，客戶端發起斷開連線的請求：1) 客戶端呼叫 close() 函式後，向伺服器傳送 FIN 資料包，進入
FIN_WAIT_1狀態。FIN
是 Finish 的縮寫，表示完成任務需要斷開連線。2) 伺服器收到資料包後，檢測到設定了 FIN 標誌位，知道要斷開連線，於是向客戶端傳送“確認包”，進入
CLOSE_WAIT狀態。注意：伺服器收到請求後並不是立即斷開連線，而是先向客戶端傳送“確認包”，告訴它我知道了，我需要準備一下才能斷開連線。
3) 客戶端收到“確認包”後進入
FIN_WAIT_2狀態，等待伺服器準備完畢後再次傳送資料包。4) 等待片刻後，伺服器準備完畢，可以斷開連線，於是再主動向客戶端傳送 FIN 包，告訴它我準備好了，斷開連線吧。然後進入
LAST_ACK狀態。5) 客戶端收到伺服器的 FIN 包後，再向伺服器傳送 ACK 包，告訴它你斷開連線吧。然後進入
TIME_WAIT狀態。6) 伺服器收到客戶端的 ACK 包後，就斷開連線，關閉套接字，進入
CLOSED狀態。
關於 TIME_WAIT 狀態的說明
客戶端最後一次傳送 ACK包後進入 TIME_WAIT 狀態，而不是直接進入 CLOSED 狀態關閉連線，這是為什麼呢？TCP 是面向連線的傳輸方式，必須保證資料能夠正確到達目標機器，不能丟失或出錯，而網路是不穩定的，隨時可能會毀壞資料，所以機器A每次向機器B傳送資料包後，都要求機器B”確認“，回傳ACK包，告訴機器A我收到了，這樣機器A才能知道資料傳送成功了。如果機器B沒有回傳ACK包，機器A會重新發送，直到機器B回傳ACK包。
客戶端最後一次向伺服器回傳ACK包時，有可能會因為網路問題導致伺服器收不到，伺服器會再次傳送 FIN 包，如果這時客戶端完全關閉了連線，那麼伺服器無論如何也收不到ACK包了，所以客戶端需要等待片刻、確認對方收到ACK包後才能進入CLOSED狀態。那麼，要等待多久呢？
資料包在網路中是有生存時間的，超過這個時間還未到達目標主機就會被丟棄，並通知源主機。這稱為報文最大生存時間（MSL，Maximum Segment Lifetime）。TIME_WAIT 要等待 2MSL 才會進入 CLOSED 狀態。ACK 包到達伺服器需要 MSL 時間，伺服器重傳 FIN 包也需要 MSL 時間，2MSL 是資料包往返的最大時間，如果 2MSL 後還未收到伺服器重傳的 FIN 包，就說明伺服器已經收到了 ACK 包。
為什麼連線的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手？
答：因為當Server端收到Client端的SYN連線請求報文後，可以直接傳送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連線時，當Server端收到FIN報文時，很可能並不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，"你發的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能傳送FIN報文，因此不能一起傳送。故需要四步握手。