TCP四次挥手原理

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

我们对TCP三次握手耳熟能详，那么你知道TCP四次挥手过程吗？

一、前言

唐代诗人李商隐在《无题》诗中写到：“相见时难别亦难，东风无力百花残”，表达了自己与心爱之人相见之难、离别之苦。如果把这句诗用在形容TCP连接的建立与释放过程，也很贴切。我们知道TCP建立连接时需要三次握手，而TCP连接释放则需要四次挥手，是不是很像诗中描述的意境——见面很难，分开更难。 如果你还不清楚相见之难—TCP三次握手过程，可以看我的上篇博文TCP三次握手原理,这样便于你更好理解TCP四次挥手释放连接的过程。

二、TCP四次挥手过程

TCP四次挥手指的是TCP连接释放过程， 不同于TCP连接建立时的三次握手过程，TCP连接释放过程更加复杂。在进入正题前，我们先回忆下TCP协议的两个重要特点：

• TCP协议面向连接：应用在使用TCP协议通讯时，必须要先建立TCP连接。
• TCP连接是双向通信：通信的两端是对等的，既能发送数据，也能接收数据，就向我们打电话时一样，既能说也能听。

这两个重要特点决定了TCP连接的释放过程。下面我们一起来看下TCP四次挥手的过程都发生了什么。为了更好的理解，简单的画了下TCP四次挥手示意图如下：

TCP四次挥手过程

TCP连接数据传输结束后，通信的双方client与server都可以选择释放当前TCP连接，此时client与server都处于ESTABLISHED(连接确立)状态，TCP连接释放从此状态开始，我们假设是client的应用进程主动发起TCP连接释放：

• 第一次挥手：client向server主动发送连接释放报文（FIN=1,seq=u），报文的首部控制位FIN=1,代表自己的数据已经发送完毕，并且要求释放TCP连接。序号seq=u，u的值为client前面已传送数据的最后一个字节序号加1，client发送完后进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。
• 第二次挥手：server收到client的连接释放报文后即给出确认报文（ACK=1,ack=u+1,seq=v），序号seq=v,值为server前面已传送数据的最后一个字节序号加1,然后server进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。这时候client到server这个方向连接就释放了，TCP连接处于 半关闭（half-close）状态，client不再发送数据，但是server仍然可以发送数据给client。 client收到server确认后进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，然后等待server发出连接释放报文
• 第三次挥手：处于CLOSE-WAIT状态的server发送完所有数据后，主动释放连接，server发送的连接释放报文（FIN=1，ACK=1,seq=W，ack=u+1），因为半关闭状态，server可能又发送了一些数据，所以序号的值为W，同时保持确认号ack=U+1与上次一致，发送完毕后，server进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待client确认。
• 第四次挥手：client收到server连接释放报文后，给出确认报文(ACK=1,ack=w+1,seq=u+1),此时连接还没释放掉，client要时间等待计时器设置的2MSL的时间，才最终进入CLOSED状态。时间MSL是最长报文寿命时长，RFC793建议为2分钟，但是现在网络中，这个时间设置更小。也就是说client要等待4分钟才能进入CLOSED状态，开始下一个连接。

上面就是TCP连接的释放过程，如果你觉得比较复杂可以简单理解为这样：

client server 数据传输完毕，请求释放连接！ 收到，可以释放连接，等我会儿 我还有数据需要发 送，完毕后通知你 我的数据也发送完毕，可以释放连接 收到，释放连接！bye client server

三、小细节

1.为什么client在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间？

• 为了保证client的最后发送的ACK报文能到达server。因为这个ACK报文可能丢失，导致处于LAST-ACK状态的server收不到对自己释放连接报文的确认。若是server超时重传了这个报文，client就能在2MSL时间内收到，并且重新一次确认，并重启2MSL计时器。
• 防止出现“已失效的连接请求报文段”出现，2MSL时间，可以使本连接持续时间内的报文段都从网络中消失。建立下一个TCP连接时就不会出现上次旧连接请求报文段

2.如果一方突然出故障了怎么办？

在TCP连接建立后，client与server传输过程中，假设client突然出故障了，server显然无法再收到client数据了，但是server不能白白等下去。这时TCP的保活计时器（keepalive timer）就登场了。server每收到一次client的数据，就重新设置一下计时器，时间通常是2小时，若2小时内没有再收到client数据，server就会发送一次探测报文段，以后每隔75分钟发送一次，若一连发送10次，client都没有任何响应，server会认为client故障了，直接关闭连接。

保活计时器

四、总结

为了更清晰看到TCP各种连接之间关系，最后附上一张TCP有限状态机图：

在这里插入图片描述

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