TCP三次握手与四次挥手原理详解-网络传输中的连接建立与终止机制

TCP三次握手原理

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。三次握手是建立一个可靠的TCP连接时所使用的过程，其主要目的是确保客户端和服务器双方都有发送和接收数据的能力，并且双方都已准备好进行数据传输。

三次握手的具体过程如下：

1. 次握手（SYN）：

   • 客户端向服务器发送一个SYN（同步序列编号）包，以请求建立连接。这个包中包含一个初始序列号，用于后续的数据传输同步。
   • 客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器的确认。

2. 第二次握手（SYN+ACK）：

   • 服务器收到客户端的SYN包后，如果同意建立连接，会向客户端发送一个SYN+ACK（同步序列编号+确认）包。
   • 这个包中包含服务器为连接选择的初始序列号，以及对客户端SYN包的确认号（即客户端的初始序列号加1）。
   • 服务器进入SYN_RECV状态，等待客户端的确认。

3. 第三次握手（ACK）：

   • 客户端收到服务器的SYN+ACK包后，会向服务器发送一个ACK（确认）包，以确认收到服务器的SYN+ACK包。
   • 这个ACK包中的确认号是服务器的初始序列号加1。
   • 客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态，此时TCP连接建立成功，双方可以开始数据传输。

三次握手的作用：

• 确保双方都有发送和接收能力：通过三次握手，客户端和服务器可以确认对方都有发送和接收数据的能力。
• 同步序列号：三次握手过程中，双方会交换初始序列号，用于后续的数据传输同步。
• 防止旧连接请求攻击：三次握手可以防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，从而产生错误。

TCP四次挥手原理

TCP四次挥手是终止一个TCP连接时所使用的过程，其主要目的是确保双方都能有序地释放连接资源，避免数据丢失或混乱。

四次挥手的具体过程如下：

1. 次挥手（FIN）：

   • 客户端（或服务器，取决于哪一方先发起关闭）向服务器发送一个FIN（结束）包，表示客户端已经没有数据要发送了，希望关闭连接。
   • 客户端进入FINWAIT1状态，等待服务器的确认。

2. 第二次挥手（ACK）：

   • 服务器收到客户端的FIN包后，会向客户端发送一个ACK（确认）包，以确认收到客户端的FIN包。
   • 服务器进入CLOSE_WAIT状态，此时TCP连接处于半关闭状态，客户端已经没有数据要发送了，但服务器仍然可以发送数据。

3. 第三次挥手（FIN）：

   • 当服务器也没有数据要发送时，会向客户端发送一个FIN包，表示服务器也希望关闭连接。
   • 服务器进入LAST_ACK状态，等待客户端的确认。

4. 第四次挥手（ACK）：

   • 客户端收到服务器的FIN包后，会向服务器发送一个ACK包，以确认收到服务器的FIN包。
   • 客户端进入TIME_WAIT状态，等待一段时间（通常是2MSL，即报文段生存时间的两倍），以确保服务器收到了ACK包。如果在这段时间内没有收到服务器的重传请求，客户端就会关闭连接。
   • 服务器收到客户端的ACK包后，也会关闭连接。

四次挥手的作用：

• 确保双方都能有序地释放连接资源：通过四次挥手，客户端和服务器可以确保双方都已经没有数据要发送了，并且可以有序地释放连接资源。
• 防止数据丢失或混乱：四次挥手过程中，双方会交换FIN和ACK包，以确保连接关闭的可靠性和有序性。

TCP三次握手和四次挥手是TCP协议中建立连接和终止连接的重要过程。三次握手确保了连接的可靠性和双方的数据传输能力；四次挥手则确保了连接关闭的可靠性和有序性。理解这两个过程对于掌握TCP协议的工作原理和进行网络编程具有重要意义。

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