什么是 TCP 的三次握手和四次挥手，看看这篇

TCP三次握手和四次挥手的问题在面试中是最为常见的考点之一。很多读者都知道三次和四次，但是如果问深入一点，他们往往都无法作出准确回答。本文就来简单谈谈 TCP 的三次握手和四次挥手。 在了解后面的知识之前我们先来看下 OSI 七层模型吧。

What is the OSI model? 开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写为 OSI），简称为 OSI 模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织（ISO）提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。定义于 ISO/IEC 7498-1。

• 第 7 层应用层 ( Application Layer )

主要功能： 为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： http(80)、ftp(20/21)、smtp(25)、pop3(110)、telnet(23)、dns(53)

• 第 6 层表示层 ( Presentation Layer )

主要功能： 数据的解码和编码，数据的加密和解密，数据的压缩和解压缩 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG

• 第 5 层会话层 ( Session Layer )

主要功能： 建立、维护、管理应用程序之间的会话 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP

• 第 4 层传输层 (Transport Layer)

主要功能： 负责建立端到端的链接，保证保温在端到端之间的传输 典型设备： 网关 典型协议、标准和应用： TCP、UDP、SPX

• 第 3 层网络层 (Network Layer)

主要功能： 负责将分组数据从源端传输到目的端，网络层的主要作用就是路由和寻址 典型设备： 路由器 典型协议、标准和应用： IP、IPX、APPLETALK、ICMP

• 第 2 层数据链接层 (Data Link Layer)

主要功能： 在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务 典型设备： 交换机、网桥、网卡 典型协议、标准和应用： 802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY

• 第 1 层物理层 (Physical Layer)

主要功能： 利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输 典型设备： 集线器、中继器 典型协议、标准和应用： V.35、EIA/TIA-232

• TCP/IP 协议族常用协议

应用层： TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等 传输层： TCP，UDP 网络层： IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP 数据链路层： SLIP，CSLIP，PPP，MTU

What is TCP/IP ?

互联网协议族（英语：Internet Protocol Suite，缩写为 IPS）[1]，是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族，为互联网的基础通信架构。它常被通称为 TCP/IP 协议族（英语：TCP/IP Protocol Suite，或 TCP/IP Protocols），简称 TCP/IP [2]。 因为这个协议家族的两个核心协议，包括TCP（传输控制协议）和 IP（网际协议），为这个家族中最早通过的标准[3]。由于在网络通讯协议普遍采用分层的结构，当多个层次的协议共同工作时，类似计算机科学中的堆栈，因此又被称为 TCP/IP 协议栈（英语：TCP/IP Protocol Stack）[4][5] 。 这些协议最早发源于美国国防部（缩写为 DoD）的ARPA 网项目，因此也被称作 DoD 模型（DoD Model）[6]。这个协议套组由互联网工程任务组负责维护。 TCP/IP 提供点对点的链接机制，将数据应该如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收，都加以标准化。它将软件通信过程抽象化为四个抽象层，采取协议堆栈的方式，分别实现出不同通信协议。协议套组下的各种协议，依其功能不同，被分别归属到这四个层次结构之中[7][8]，常被视为是简化的七层 OSI 模型。

在建立 TCP 连接之前需要进行三次握手，以便于链接到服务器，如果要断开服务器需要进行四次挥手，具体流程如下。

TCP/IP 三次握手

1. 第一次握手： Client 将标志位 SYN 设置为 1，随机产生一个 Number 值 SEQ=100，并将数据发送给 Server，Client 进入 SYN_SENT 状态，等待 Server 确认；
2. 第二次握手： Server 收到数据包后 Client 设置的标志位 SYN=1 知道 Client 要求建立连接，Server 将标志位 SYN 和 ACK 都置为 1，并且发送一个确认序号 ACK=100+1，然后随机产生一个值 SEQ=130，并将该数据包发送给 Client 以确认连接请求，Server 进入 SYN_RCVD 状态。
3. 第三次握手： Client 收到确认后，检查 ACK 状态是否为 100+1，ACK 是否为 1，如果正确则将标志位 ACK 置为 1，ACK=130+1，并将该数据包发送给 Server，Server 检查 ACK 是否为 130+1，ACK 是否为1，如果正确则连接建立成功，Client 和 Server 进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手，随后 Client 与 Server 之间可以开始传输数据了。

一个完整的三次握手也就是请求—应答—再次确认

TCP/IP 四次挥手

为什么要挥手，简单点来说就是既然建立了链接，那么肯定还要断开连接吖，连接总不能一直占用吧，这样多浪费系统该资源，下面让我们来看看四次挥手的流程。

1. 第一次挥手： Client 发送一个 FIN，用来关闭 Client 到 Server 的数据传送，Client 进入 FIN_WAIT_1 状态。
2. 第二次挥手： Server 收到 FIN 后，发送一个 ACK 给 Client，确认序号为 ACK=100+1（与 SYN 相同，一个 FIN 占用一个序号），Server 进入 CLOSE_WAIT 状态。
3. 第三次挥手： Server 发送一个 FIN，用来关闭 Server 到 Client 的数据传送，Server 进入 LAST_ACK 状态。
4. 第四次挥手： Client 收到 FIN 后，Client 进入 TIME_WAIT 状态，接着发送一个 ACK 给 Server，确认序号为 131+1，Server 进入 CLOSED 状态，完成四次挥手。

Q/A

• 为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在 LISTEN 状态下，收到建立连接请求的 SYN 报文后，把 ACK 和 SYN 放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即 Close，也可以发送一些数据给对方后，再发送 FIN 报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方 ACK 和 FIN一般都会分开发送。

• 为什么建立连接要三次握手？

目的： 防止已经失效的连接请求到达服务端，创建无效的连接，浪费资源。 说明： 当客户端发出的第一个连接请求在网络上的某个节点被滞留了（网络会存在许多不可靠的因素），过一段时间后突然又到达了服务端，服务端误以为这是一个新的建立连接的请求，于是就会向客户端发出确认包并建立连接。 实际上客户端当前并没有发出创建连接的请求，就会丢弃服务端的确认包。而服务端却创建了连接并等待客户端发送数据，浪费了相关的资源。

• SYN 攻击

在三次握手过程中，服务器发送 SYN-ACK 之后，收到客户端的 ACK 之前的 TCP 连接称为半连接 (half-open connect)。此时服务器处于 SYN_RECV 状态，当收到 ACK 后，服务器转入 ESTABLISHED 状态.

SYN 攻击就是：攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的 IP 地址，向服务器不断地发送 SYN 包，服务器回复 ACK 确认包，并等待客户的确认从而建立连接。由于源地址是不存在的，不会再发送 ACK 确认包，所以服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的 SYN 包将长时间占用未连接队列，正常的 SYN 请求被丢弃，目标系统运行缓慢，严重者引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

SYN 攻击是一个典型的 DDOS 攻击。检测 SYN 攻击非常的方便，当你在服务器上看到大量的半连接状态时，特别是源 IP 地址是随机的，基本上可以断定这是一次 SYN 攻击

• 为什么 TIME_WAIT 状态需要经过 2MSL (最大报文段生存时间)才能返回到 CLOSE 状态？

虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入 CLOSE 状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个 ACK 丢失。所以 TIME_WAIT 状态就是用来重发可能丢失的 ACK 报文。

来源：安生博客，原文：http://t.cn/AiCifqeP

转自：高效运维