计算机网络三次握手和四次挥手

r囧r小猫 2024-04-17 06:30 64阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  三次握手
 *   *  简单描述
     *  详细描述
     *  作用
     *  衍生问题
 *  四次挥手
 *   *  详细描述
     *  衍生问题
 *  三次握手和四次挥手总览

# 三次握手 #

## 简单描述 ##

首先，简单的三次握手过程如下所示：

1.  第一次握手：客户端给服务器发送一个 SYN 报文。
2.  第二次握手：服务器收到 SYN 报文之后，会应答一个 SYN+ACK 报文。
3.  第三次握手：客户端收到 SYN+ACK 报文之后，会回应一个 ACK 报文。
4.  服务器收到 ACK 报文之后，三次握手建立完成。

## 详细描述 ##

刚开始的时候，客户端处于**closed**的状态，服务端处于**listen**状态，然后：

1.  第一次握手：客户端给服务端发送一个SYN报文，并且指明客户端的初始化序列号为**ISN©**，此时客户端处于**SYN\_Send**
2.  第二次握手：服务端收到客户端的SYN报文之后，会以自己的SYN报文作为应答，并且也是指定了服务端的初始化序列号为**ISN(s)**，还会将 客户端的序列号（**ISN©**）+ 1 作为ACK的值，表示自己已经收到了客户端的SYN报文，此时服务端的状态为**SYN\_REVD**
3.  第三次握手：客户端收到服务端的SYN报文之后，会发送一个ACK报文，会把服务端的序列号（**ISN(s)**） + 1 作为ACK的值，表示自己已经收到了服务端的SYN报文，此时客户端的状态为**establised**
4.  最后，服务端收到了客户端的ACK报文，也会处于**establised**状态，此时，双方已经建立了连接，三次握手结束。

## 作用 ##

1.  确认双方（客户端，服务器端）的接受能力、发送能力是否正常。
2.  指定自己的初始化序列号，为后面的可靠传送做准备。
3.  如果是 https 协议的话，三次握手这个过程，还会进行数字证书的验证以及加密密钥的生成。

## 衍生问题 ##

1.  为什么三次握手不可以变成两次？  
    第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。  
    第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。**不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。**  
    第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。  
    所以需要三次握手，才可以确保客户端和服务端的接收、发送能力正常。
2.  ISN是什么？（ISN）是固定的吗？  
    三次握手的一个重要功能是客户端和服务端交换ISN(Initial Sequence Number)， 以便让对方知道接下来接收数据的时候如何按序列号组装数据。  
    如果ISN是固定的，攻击者很容易猜出后续的确认号，因此 ，ISN 是动态生成的。
3.  什么是半连接队列？什么是全连接队列？
    
     *  半连接队列：服务器第一次收到客户端的 SYN 之后，就会处于 **SYN\_RCVD** 状态，此时双方还没有完全建立其连接，服务器会把此种状态下请求连接放在一个队列里，我们把这种队列称之为半连接队列。
    
    1.  全连接队列：已经完成三次握手后，建立起来的连接就会放在全连接队列中。如果队列满了就有可能会出现丢包现象。
4.  SYN-ACK重传次数的机制  
    服务器发送完SYN－ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超 过系统规定的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意，每次重传等待的时间不一定相同，一般会是指数增长，例如间隔时间为 1s, 2s, 4s, 8s, ….
5.  三次握手过程中可以携带数据吗  
    第一次、第二次握手不可以携带数据，而第三次握手是可以携带数据的。  
    假如第一次握手可以携带数据的话，如果有人要恶意攻击服务器，那他每次都在第一次握手中的 SYN 报文中放入大量的数据，因为攻击者根本就不理服务器的接收、发送能力是否正常，然后疯狂着重复发送 SYN 报文的话，这会让服务器花费很多时间、内存空间来接收这些报文。也就是说，第一次握手可以放数据的话，其中一个简单的原因就是会让服务器更加容易受到攻击了。  
    而对于第三次的话，此时客户端已经处于 established 状态，也就是说，对于客户端来说，它已经建立起连接了，并且也已经知道服务器的接收、发送能力是正常的了，所以能携带数据也没什么问题。

# 四次挥手 #

## 详细描述 ##

刚开始的时候，客户端和服务端均处于**establised**状态，假如是客户端先发起关闭请求，然后：

1.  第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于**CLOSED\_WAIT1**状态。
2.  第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 + 1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 **CLOSE\_WAIT2**状态。
3.  第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发送 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 **LAST\_ACK** 的状态。
4.  第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 + 1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 **TIME\_WAIT** 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 **CLOSED** 状态
5.  服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 **CLOSED** 状态。

## 衍生问题 ##

**TIME\_WAIT状态的意义**  
要确保服务器是否已经收到了我们的 ACK 报文，如果没有收到的话，服务器会重新发 FIN 报文给客户端，客户端再次收到 FIN 报文之后，就知道之前的 ACK 报文丢失了，然后再次发送 ACK 报文。  
至于 TIME\_WAIT 持续的时间至少是一个报文的来回时间。一般会设置一个计时，如果过了这个计时没有再次收到 FIN 报文，则代表对方成功就是 ACK 报文，此时处于 **CLOSED** 状态。

# 三次握手和四次挥手总览 #

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