详解面试TCP三次握手，四次握手/四次挥手/两个二次握手

1. 前言

TCP是面向连接的协议，运输连接有三个阶段：连接建立、数据通信、连接释放。连接管理的目标是使连接的建立和连接的释放都能正常进行。TCP连接的建立采用客户服务器模式，主动发起连接建立的应用为客户（Client）,被动建立连接的应用进程叫做服务器（Server）。
           

2.TCP连接的建立(三次握手)

1.客户A的初始状态为CLOSED（关闭），服务器B开机之后就一直处于监听（LISTEN）的状态,AB将通过三个报文段完成连接的建立，这个过程称为三次握手（Three-way Handshake）.

    2.第一次握手：客户 A向服务B发送TCP的SYN（同步）报文段，即连接请求报文段。该报文段中，头部SYN=1，消耗一个序号seq=x也会给出自己的窗口大小以及选填字段MSS(最大报文段长度)。SYN报文段发送之后，进入SYN_SENT(同步已发送)状态。注意：TCP规定，同步报文段中不能携带数据，但是要消耗一个序号。

    3.第二次握手：服务器B收到同步报文段会后，回发一个SYNACK(同步确认)报文段，进行对A连接请求的确认，同意接受A的连接请求。该报文段中，SYN=1，ACK=1,seq=y,ack=x+1。确认号字段ack表示期待收到A的下一次数据序号，因为A在一次握手时候没有发送数据，所以ack=x+1。
    B也会给出自己的窗口大小，详细见上一篇文章TCP协议的讲解。[传输层TCP协议详解，以及面试题，面试要点](https://blog.csdn.net/weixin_40472874/article/details/103361278)
    B在SYNACK报文段发出后，将自己的状态设置为SYN_RECEIVED(同步已接受)。SYN报文段也不能携带数据，同时也要消耗一个序号。多提一句，第二次握手处理了两个任务，一是同意了A的连接请求，二是发送了一个自己对A的连接请求，因为TCP是全双工连接，双方都需要建立连接，都可以传递数据。

    4.第三次握手：客户A收到服务B的同步确认报文段之后，需要对B回发一个ACK（确认)报文段，用于表示接受B的连接请求，该报文段中，ACK=1,seq=x+1;x一次握手时已经消耗了，此次传x=1；ack=y+1,表示期待B下次请求发送的序号。客户端A发送完ACK(确认)报文段之后，立即进入ESTABLISHED(连接已建立)的状态。
    服务器B在收到ACK确认报文后，也立即进入ESTABLISHED状态。在第三次握手中，客户A可以携带数据也可以不携带数据。

    5.三次握手之后，TCP连接就已经建立，连接可以由任意一方发起，一旦连接建立，连接的任何一方都可以传递数据，双向对等的传递，没有所谓的主从关系。
    三次握手协议可以完成两个重要的功能：确保双方做好传输的准备，并将双方的初始序号进行了统一。
           

3.TCP连接的释放(四次握手/四次挥手/两个二次握手)

1.当TCP连接的双方通信完毕，任何一方都可以发起连接释放的请求。TCP采用和三次握手差不多的方法，即四次握手或称为两个二次握手。连接释放的操作可以看成是两个方向上分别释放连接的操作构成。
 
2.第一次握手：假设客户A先提出释放连接的请求。客户A向服务器B发出FIN（终止）报文段请求释放连接并停止发送数据，主动关闭TCP连接。该报文段中FIN=1，seq=i。FIN报文段发出后，客户A进入FIN_WAIT_1(关闭等待1)状态。TCP规定，FIN报文段需要消耗一个报文号。

3.第二次握手：服务器B收到FIN报文段之后，回发一个ACK（确认）报文段，同意接受A的释放请求。该报文段中ACK=1，seq=j,ack=i+1,服务器B发送ACK报文段之后进入CLOSE_WAIT(关闭等待)状态，A收到B的确认报文之后进入FIN_WAIT_2(关闭等待2)状态。
此后，A到B的方向的连接就释放了，A不再也不能向B发送数据，TCP处于半关闭的状态，B若有数据要发送，A仍要接收并进行确认。

4.第三次握手：若服务器B的数据发送完成，则向A发送FINACK报文段请求释放连接。该报文中FIN=1，ACK=1，seq=k(第二次握手之后，B还发送了一些数据所以序号不为j),ack=i+1。该报文段发送之后，B处于LAST_WAIT(最后确认)状态。

5.第四次握手：客户A收到B的FINACK报文段之后，发送ACK(确认)报文段。该报文段中ACK=1，seq=i+1，ack=k+1。A发送ACK报文段之后进入（TIME-WAIT）状态，该状态需要等待2MSL时间，此后进入CLOSED(关闭)状态，B收到ACK报文段之后立即进入CLOSED(关闭)状态。
等待2msl意义：为了保证客户A发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器B，这个ACK报文段有可能丢失，因而使处在LAST_WAIT服务器B收不到对已发送的FINACK报文段的确认。B会超时重传这个FINACK报文段，而A就能在2MSL时间内收到这个重传的FINACK报文段。
接着A重传一次确认，重新启动2MSL计时器。最后，A和B都正常进入到CLOSED状态。如果A在确认后不等待一段时间，立即释放连接，那么就无法收到B重传的FINACK报文段，B就无法正常进入CLOSED状态。

6.四次握手不是固定的，a.第一次握手可能和A最后的数据报文段一起发出。b.当B收到A的FIN报文段，有可能B的数据也已经发送完毕，那么第二次，第三次握手可以合并。c.释放连接的请求一般是由客户发起，但是HTTP/1.0规定，释放连接由服务器执行主动关闭。