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在计算机网络中#xff0c;TCP#xff08;传输控制协议#xff09;是一种重要的通信协议#xff0c;用于在网络中的两台计算机之间建立可靠的连接并交换数据。TCP协议通过“三次握手”和“四次挥手”的过程来建立和终止连接#xff0c;确保数据的准确传输。
一、三…前言
在计算机网络中TCP传输控制协议是一种重要的通信协议用于在网络中的两台计算机之间建立可靠的连接并交换数据。TCP协议通过“三次握手”和“四次挥手”的过程来建立和终止连接确保数据的准确传输。
一、三次握手Three-Way Handshake
三次握手是指建立一个TCP连接时需要客户端和服务器总共发送3个包以确认连接的建立。这个过程主要是为了同步双方的序列号和确认号并交换TCP窗口大小信息。 第一次握手
客户端发送一个TCP的SYNsynchronize报文段到服务器其中SYN标志位被设置为1选择一个初始的序列号x。这表明客户端希望建立连接并且客户端准备发送数据。
第二次握手
服务器收到SYN报文段后如果同意建立连接则会发送一个SYNACKacknowledge报文段作为响应。该报文段中SYN标志位被设置为1ACK标志位也被设置为1确认号为x1同时选择自己的初始序列号y。
第三次握手
客户端收到服务器的SYNACK报文段后向服务器发送一个ACK报文段其中ACK标志位被设置为1序列号为x1确认号为y1。这表明客户端收到了服务器的确认且客户端准备好了发送数据。
至此三次握手完成客户端与服务器之间建立了连接可以开始数据传输。
如图 为什么是三次握手而不是两次
1. 防止旧连接请求的干扰
在网络通信中由于网络延迟或其他因素一个旧的连接请求可能会在网络中滞留并在不适当的时间到达服务器。如果只用两次握手建立连接服务器收到一个客户端的连接请求SYN后直接回复确认ACK并建立连接那么即使这个请求是一个过时的请求连接也会被建立。
2. 确认双方的接收与发送能力
如果使用两次握手服务器在收到过时的连接请求后就立即分配资源建立连接这将导致服务器资源的浪费因为客户端实际上并不期望建立这个过时的连接。三次握手通过确保双方都明确表示了建立当前连接的意图避免了因误建立过时连接而浪费服务器资源。
三次握手通过一个额外的回合来确保双方都准备好进行数据传输。在第三次握手中客户端发送ACK确认后这个确认也告诉服务器客户端确实准备好了接收服务器的数据。如果没有这个额外的确认就没有办法保证客户端真的准备好了接收数据。
二、四次挥手Four-Way Handshake
在TCP传输控制协议中当数据传输完成后连接的终止过程需要通过一个称为“四次挥手”Four-way Handshake的过程来实现。这个过程确保了双方数据传输的完整性和连接的可靠终止。
第一次挥手
客户端发送关闭连接请求报文FIN给服务器。客户端进入FIN_WAIT_1状态等待服务器的确认。
第二次挥手
服务器收到关闭连接请求后发送确认报文ACK给客户端。服务器进入CLOSE_WAIT状态等待自己的发送通道关闭。
第三次挥手
服务器发送关闭连接请求报文FIN给客户端。服务器进入LAST_ACK状态等待客户端的确认。
第四次挥手
客户端收到关闭连接请求后发送确认报文ACK给服务器。客户端进入TIME_WAIT状态等待一段时间后连接彻底关闭。服务器收到客户端的确认后关闭连接。 如果上面大家没有看明白的话我们可以通过一个日常生活中的比喻来重新梳理和理解这一过程。
假设两位好朋友A和B在一天的结束时准备告别
A是客户端而B是服务器。他们的告别过程可以分为以下四个步骤
第一次挥手A表达离开意愿
场景比喻A对B说“我得走了。”技术解释A客户端向B服务器发送一个FIN报文表示自己没有数据要发送了并希望开始关闭连接。
第二次挥手B确认收到
场景比喻B回应“好的我知道了。但让我再检查一下是否还有最后的话要说。”技术解释B收到FIN报文后发送一个ACK报文作为响应确认已经知道A想要结束会面。这时B可能还有数据需要发送给A所以并不立即发送FIN报文。
第三次挥手B也表达离开意愿
场景比喻B说完所有话后对A说“我也得走了。”技术解释B发送一个FIN报文给A表示服务器端没有数据要发送了并希望关闭连接。
第四次挥手A确认并准备离开
场景比喻A回应“好的那再见。”然后A等待片刻确保B听到了自己的回应防止B没听清楚而继续等待。技术解释A收到B的FIN报文后发送一个ACK报文作为回应并进入TIME_WAIT状态。A等待足够的时间以确保B收到了确认的消息然后才真正结束连接。
通过这个过程A和B确保了彼此都已经完成了数据的发送和接收且双方都同意关闭连接。这个细致的过程体现了TCP协议的设计原则旨在保障数据传输的完整性和连接的可靠终止。
小结
三次握手和四次挥手是TCP协议中非常重要的过程它们确保了网络通信的可靠性和顺畅性。通过这两个过程TCP协议能够在不可靠的互联网环境中提供可靠的端到端通信。
