看到了一道面試題：“為什麼TCP建立連線協議是三次握手，而關閉連線卻是四次握手呢？為什麼不能用兩次握手進行連線？”，想想最近也到金三銀四了，所以就查閱了相關資料，整理出來了這篇文章，希望對你們有所幫助。

TCP 連線

我們先來補一下基礎什麼是 TCP 協議？傳輸控制協議（ Transmission Control Protocol, TCP ）是種面向連線、確保資料在端到端間可靠傳輸的協議。面向連線是插在傳送資料前，需要先建立一條虛擬的鏈路，然後讓資料在這條鏈路上“流動”完成傳輸。

TCP 是可靠的，會盡自己最大的努力去完成資料傳輸，TCP 協議比較複雜，可以看下面這張 TCP 協議的報文頭圖片：

內容非常的豐富，跟我們今天要討論的連線協議相關的就是中間那六個狀態位： URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN ，都置為 1 表示有效，在這六個當中，我們主要關注重點關注 ACK、SYN、FIN 這三個。下面解釋一下這三個狀態位：

ACK：用於對收到的資料進行確認，所確認的資料由確認序列號表示。

SYN：用作建立連線時的同步訊號

FIN：表示後面沒有資料需要傳送，通常意昧著所建立的連線需要關閉了。

好了，到這裡，TCP 的基礎知識我們就知道了，下面我們就來看看為什麼
是三次握手，而不是四次或者兩次，為了讓你更好的理解，我把知乎上一個高贊特別形象的比喻放在這裡，希望對你有所幫助。

兩次和四次都會出現問題，三次就剛剛好，希望這張圖能夠讓你更好的理解為什麼是三次握手。

我們已經知道了 TCP 協議是三次握手，為什麼是三次握手呢？我們先來看看下面這張 TCP 協議建立連線的時序圖。

總體來說就是呼叫、應答、迴應，我們來詳細的介紹每一步：

• 第一步： A 機器向 B機器發出一個數據包並將 SYN 設定為 1 ，表示希望建立連線。這個包中的序列號假設是 X。
• 第二步： B 機器收到 A機器發過來的資料包後，通過 SYN 得知這是一個建立連線的請求，於是傳送一個響應包並將 SYN 、ACK 標記都置為 1。假設這個包中的序列號是 y ，而確認序列號必須是 x+l ，表示收到了 發過來的 SYN，TCP 中， SYN 被當作資料部分的一個位元組。
• 第三步： A 收到 的響應包後需進行確認，確認包中將 ACK ，並將確認序列號設定為 y+ ，表示收到了來自B 的 SYN

經過這三步之後，兩臺伺服器就建立連線了，可以進行通訊資料傳輸了。為什麼要三次握手呢？主要是為了資訊對等和防止出現請求超時導致髒連線。

第一是為了保證兩臺機器資訊對等，確保兩臺機器都沒有什麼問題：

只有三次握手之後才能夠保證兩臺伺服器都完全沒有問題，各自具備發報和收報能力。

第二是防止出現請求超時導致髒連線，看下面這張圖：

為什麼會出現髒連線？因為TTL 網路報文的生存時間往往都會超 TCP 請求超時時間，如果兩次握手就可以建立連線 ，傳輸資料並釋放連線後，第一個超時的連線請求才到達 B 機器的話，B 機器會以為是 A 建立新連線的請求，然後確認同意建立連線。因為 A 機器的狀態不是 SYl_SENT ，所以直接丟棄了 B 的確認資料 ，以致最後只是 B 機器單方面建立連線完畢。

三次握手就可以解決這個問題，因為需要 A 伺服器確認了才真正的建立了連線。

TCP 四次揮手

上面介紹了 TCP 協議連線，有連線就有斷開，相對於三次連線，斷開卻需要四次揮手，怎麼理解呢？先看下面這個場景：

A：B 啊，我不想玩了。

B：哦，你不想玩了啊，我知道了。

這個時候，還只是 A 不想玩了，也即 A 不會再發送資料，但是 B 能不能在 ACK 的時候，直接關閉呢？當然不可以了，很有可能 A 是發完了最後的資料就準備不玩了，但是 B 還沒做完自己的事情，還是可以傳送資料的，所以稱為半關閉的狀態。

這個時候 A 可以選擇不再接收資料了，也可以選擇最後再接收一段資料，等待 B 也主動關閉。

B：A 啊，好吧，我也不玩了，拜拜。

A：好的，拜拜。

這就是一個完整的關閉連線，在這個關閉的過程中，一共說了四句話，我們也稱之為四次揮手。跟建立連線一樣，斷開時也是用狀態來表示，下面是斷開的時序圖：

我們結合上面的時序圖和場景再來分析一下 TCP 斷開過程。

當 A 說“不玩了”，A 就進入 FIN_WAIT_1 的狀態，B 收到“A 不玩”的訊息後，傳送知道了，B 就進入 CLOSE_WAIT 的狀態。

A 收到“B 說知道了”，就進入 FIN_WAIT_2 的狀態，如果這個時候 B 直接跑路，則 A 將永遠在這個狀態。雖然 TCP 協議裡面並沒有對這個狀態的處理，但是 Linux 有，可以調整 tcp_fin_timeout 這個引數，設定一個超時時間，最後 A 也會關閉的。

如果 B 沒有跑路，傳送了“B 也不玩了”的請求到達 A 時，A 傳送“知道 B 也不玩了”的 ACK 後，從 FIN_WAIT_2 狀態結束，按說 A 可以跑路了，但是最後的這個 ACK 萬一 B 收不到呢？則 B 會重新發一個“B 不玩了”，這個時候 A 已經跑路了的話，B 就再也收不到 ACK 了，因而 TCP 協議要求 A 最後等待一段時間 TIME_WAIT，這個時間要足夠長，長到如果 B 沒收到 ACK 的話，“B 說不玩了”會重發的，A 會重新發一個 ACK 並且足夠時間到達 B。

要求 A 等待 TIME_WAIT還有一個原因就是防止產生混亂，A 直接關閉了，但是這個時候 B是不知道的，可能在 A 關閉之前 B還發送了很多資料包，如果這時候 A 的埠被一個新的應用佔用了的話，那麼新的應用就會接收到上個連線中 B傳送過來的資料包，這樣就混亂了，雖然這個資料包是無效的，但是等待 TIME_WAIT 可以是一個雙保險，因而也需要等足夠長的時間，等到原來 B 傳送的所有的包都死翹翹，再空出埠來。

以上就是 TCP 協議三次握手，四次揮手的原因，希望這篇文章對您的學習或者工作有所幫助，如果您覺得文章不錯，還請您幫忙點個贊和轉發，謝謝。

最後

目前網際網路上很多大佬都有 TCP 協議相關文章，如有雷同，請多多包涵了。原創不易，碼字不易，還希望大家多多支援。若文中有所錯誤之處，還望提出，謝謝。

歡迎掃碼關注微信公眾號：「平頭哥的技術博文」，和平頭哥一起學習，一起進步。

相關推薦