TCP/IP协议之四次挥手的过程及原因

四次挥手都做什么？

TCP的连接是全双工的，所以连接的拆除需要单独将两个通道分别拆除，而四次挥手所做的事情就是拆除两条通道和释放资源。

TCP 提供了连接的一端结束他的发送后，还能接收来自另一端数据的能力，也就是所谓的半关闭。

TCP/IP详解卷I

这里以Client作为主动发起端，Server作为被动关闭端。

第一步，Client主动发起一个Req给Server，里面包含FIN标识位=1，CLient的Seq序列号N，表示的是当前Client在该连接上的当前序列号。

第二步，Server端在收到这个含有FIN的Req消息之后，校验无误之后会立马回复ACK消息给CLient端，消息内部包含ACK标志位为1，同时Seq号码是FIN的请求消息的Seq号+1。此时的Sever同时会主动发个结束标识给Server上面的应用层程序，应用层程序可以决定是立马结束，还是等到服务器上面的该连接中的数据处理完了之后，在发送FIN消息给Client来关掉另外的一半连接。

第三步，Server端在处理完该连接上面的Pending住的数据之后，应用程序会close这个连接。Client会主动发起FIN的Req消息给Client端。消息内部带有，FIN=1的结束符标识位，以及Server端的Seq序列号。

第四步，Client端在收到对应的FIN消息之后，会主动通知应用层程序，告知这个连接现在需要关闭了。然后，Client会回复ACK消息给Server，以便断开另外一个方向的通道，这个消息包含ACK=1的标识位和FIN的REQ带过来的Seq+1。

为什么需要四次挥手？

因为TCP是一个全双工协议，必须单独拆除每一条信道。4次挥手的目的是终止数据传输，并回收资源，此时两个端点两个方向的序列号已经没有了任何关系，必须等待两方向都没有数据传输时才能拆除虚链路，不像初始化时那么简单，发现SYN标志就初始化一个序列号并确认SYN的序列号。因此必须单独分别在一个方向上终止该方向的数据传输。

如果是三次挥手，会怎么样？三次的话，被动关闭端在收到FIN消息之后，需要同时回复ACK和Server端的FIN消息。如果Server端在该连接上面并没有Pending的消息要处理，那么是可以的，如果Server端还需要等待一段时间才可以关闭另外一个方向的连接，那么这样的三次挥手就不能满足条件。

四次挥手的状态转换？

Client端：

ESTABLISHED---发送FIN给Server-->FIN_WAIT_1---接收到Server端的FIN对应的ACK-->FIN_WAIT_2---收到Server端发送过来的FIN消息-->FIIN_WAIT--2MSL之后会进入-->CLOSED

Server端：

ESTABLISHED---接收到Client端的FIN->CLOSED_WAIT--Server端的应用程序关闭发送FIN--> LAST_ACK---收到Client对于FIN的ACK响应-->FIIN_WAIT---->CLOSED

Tcp/ip详解 卷I

其中四次挥手与Scoket函数的对应关系如下所示：

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四次挥手失败了会怎么样？

四次挥手里面，最经典的场景，是Client处于TIME_WAIT之后的2MSL的时间处理。（备注：MSL是TCP报文里面最大生存时间，它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。）

设置2MSL的目的是为了处理，Server端在重传最后一个FIN的时候，Client能够发送最后一个ACK的时间。

这个时间段内，不管是Client端还是Server端，最好都不要重用这个TCP的端口，否则的话，可能会导致根据这个端口新建立的连接被错误的关掉，详细情况如下所示：

step1:Server发送给Client的最后一个FIN，Client收到了，也发了ACK给Server，但是Server并没有收到这个ACK。step2:于是CLient复用了这个Port号，于是新建了一条连接，这里假设叫newConnection。step3:Server在此过程中已经发送了重传的FIN给Client，Client上面刚建立完成的newConnection就会再次被关掉。

参考资料：

https://blog.csdn.net/qq_34501940/article/details/51119726

https://blog.csdn.net/varyall/article/details/80348850

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