计算机网络 - 三次握手&四次挥手

小灰灰 2022-11-13 14:28 152阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1.TCP 和 UDP 的区别
 *  2. 三次握手
 *   *  为什么不是两次？
     *  三次握手过程中可以携带数据么？
 *  3. 四次挥手
 *   *  等待2MSL的意义
     *  为什么是四次挥手而不是三次？

# 1.TCP 和 UDP 的区别 #

TCP是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。  
而UDP是一个面向无连接的传输层协议。(就这么简单，其它TCP的特性也就没有了)。  
具体来分析，和 UDP 相比，TCP 有三大核心特性:

1.  面向连接。所谓的连接，指的是客户端和服务器的连接，在双方互相通信之前，TCP 需要三次握手建立连接，而 UDP 没有相应建立连接的过程。
2.  可靠性。TCP 花了非常多的功夫保证连接的可靠，这个可靠性体现在哪些方面呢？一个是有状态，另一个是可控制。

TCP 会精准记录哪些数据发送了，哪些数据被对方接收了，哪些没有被接收到，而且保证数据包按序到达，不允许半点差错。这是**有状态**。  
当意识到丢包了或者网络环境不佳，TCP 会根据具体情况调整自己的行为，控制自己的发送速度或者重发。这是可控制。  
相应的，UDP 就是无状态, 不可控的。  
面向字节流。UDP 的数据传输是基于数据报的，这是因为仅仅只是继承了 IP 层的特性，而 TCP 为了维护状态，将一个个 IP 包变成了字节流。

# 2. 三次握手 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdHRsZXdoaXRldmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从最开始双方都处于CLOSED状态。然后服务端开始监听某个端口，进入了LISTEN状态。

然后客户端主动发起连接，发送 SYN , 自己变成了SYN-SENT状态。

服务端接收到，返回SYN和ACK(对应客户端发来的SYN)，自己变成了SYN-REVD。  
之后客户端再发送ACK给服务端，自己变成了ESTABLISHED状态；服务端收到ACK之后，也变成了ESTABLISHED状态。

另外需要提醒你注意的是，从图中可以看出，SYN 是需要消耗一个序列号的，下次发送对应的 ACK 序列号要加1，为什么呢？

**凡是需要对端确认的，一定消耗TCP报文的序列号。**

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## 为什么不是两次？ ##

根本原因: 无法确认客户端的接收能力。

如果是两次，你现在发了 SYN 报文想握手，但是这个包滞留在了当前的网络中迟迟没有到达，TCP 以为这是丢了包，于是重传，两次握手建立好了连接。  
看似没有问题，但是连接关闭后，如果这个滞留在网路中的包到达了服务端呢？这时候由于是两次握手，服务端只要接收到然后发送相应的数据包，就默认建立连接，但是现在客户端已经断开了。  
看到问题的吧，这就带来了连接资源的浪费。

## 三次握手过程中可以携带数据么？ ##

第三次握手的时候，可以携带。前两次握手不能携带数据。  
如果前两次握手能够携带数据，那么一旦有人想攻击服务器，那么他只需要在第一次握手中的 SYN 报文中放大量数据，那么服务器势必会消耗更多的时间和内存空间去处理这些数据，增大了服务器被攻击的风险。  
第三次握手的时候，客户端已经处于ESTABLISHED状态，并且已经能够确认服务器的接收、发送能力正常，这个时候相对安全了，可以携带数据。

# 3. 四次挥手 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdHRsZXdoaXRldmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
刚开始双方处于ESTABLISHED状态。  
客户端要断开了，向服务器发送 FIN 报文，在 TCP 报文中的位置如下图:  
![在这里插入图片描述][20210327124656166.png]  
发送后客户端变成了FIN-WAIT-1状态。注意, 这时候客户端同时也变成了half-close(半关闭)状态，即无法向服务端发送报文，只能接收。  
服务端接收后向客户端确认，变成了CLOSED-WAIT状态。  
客户端接收到了服务端的确认，变成了FIN-WAIT2状态。  
随后，服务端向客户端发送FIN，自己进入LAST-ACK状态，  
客户端收到服务端发来的FIN后，自己变成了TIME-WAIT状态，然后发送 ACK 给服务端。  
注意了，这个时候，客户端需要等待足够长的时间，具体来说，是 2 个 MSL(Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间), 在这段时间内如果客户端没有收到服务端的重发请求，那么表示 ACK 成功到达，挥手结束，否则客户端重发 ACK。

## 等待2MSL的意义 ##

如果不等待会怎样？  
**确认客户端接受到了报文，如果没有接受到，那么应该再2MSL时间内会收到客户端的再次申请关闭**  
如果不等待，客户端直接跑路，当服务端还有很多数据包要给客户端发，且还在路上的时候，若客户端的端口此时刚好被新的应用占用，那么就接收到了无用数据包，造成数据包混乱。所以，最保险的做法是等服务器发来的数据包都死翘翘再启动新的应用。  
那，照这样说一个 MSL 不就不够了吗，为什么要等待 2 MSL?  
1 个 MSL 确保四次挥手中主动关闭方最后的 ACK 报文最终能达到对端  
1 个 MSL 确保对端没有收到 ACK 重传的 FIN 报文可以到达  
这就是等待 2MSL 的意义。

## 为什么是四次挥手而不是三次？ ##

因为服务端在接收到FIN, 往往不会立即返回FIN, 必须等到服务端所有的报文都发送完毕了，才能发FIN。因此先发一个ACK表示已经收到客户端的FIN，延迟一段时间才发FIN。这就造成了四次挥手。  
如果是三次挥手会有什么问题？  
等于说服务端将ACK和FIN的发送合并为一次挥手，这个时候长时间的延迟可能会导致客户端误以为FIN没有到达客户端，从而让客户端不断的重发FIN。

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