TCP 傳輸連接管理

因為 TCP 三次握手建立連接、四次揮手釋放連接很重要，所以附上《計算機網絡（第 7 版）-謝希仁》書中對此章的詳細描述：https://gitee.com/huihut/interview/raw/master/images/TCP-transport-connection-management.png

TCP 三次握手建立連接

【TCP 建立連接全過程解釋】

客戶端發送 SYN 給服務器，說明客戶端請求建立連接；

服務端收到客戶端發的 SYN，并回復 SYN+ACK 給客戶端（同意建立連接）；

客戶端收到服務端的 SYN+ACK 后，回復 ACK 給服務端（表示客戶端收到了服務端發的同意報文）；

服務端收到客戶端的 ACK，連接已建立，可以數據傳輸。

TCP 為什么要進行三次握手？

【答案一】因為信道不可靠，而 TCP 想在不可靠信道上建立可靠地傳輸，那么三次通信是理論上的最小值。（而 UDP 則不需建立可靠傳輸，因此 UDP 不需要三次握手。）

【答案二】因為雙方都需要確認對方收到了自己發送的序列號，確認過程最少要進行三次通信。

【答案三】為了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到了服務端，因而產生錯誤。

TCP 四次揮手釋放連接

【TCP 釋放連接全過程解釋】

客戶端發送 FIN 給服務器，說明客戶端不必發送數據給服務器了（請求釋放從客戶端到服務器的連接）；

服務器接收到客戶端發的 FIN，并回復 ACK 給客戶端（同意釋放從客戶端到服務器的連接）；

客戶端收到服務端回復的 ACK，此時從客戶端到服務器的連接已釋放（但服務端到客戶端的連接還未釋放，并且客戶端還可以接收數據）；

服務端繼續發送之前沒發完的數據給客戶端；

服務端發送 FIN+ACK 給客戶端，說明服務端發送完了數據（請求釋放從服務端到客戶端的連接，就算沒收到客戶端的回復，過段時間也會自動釋放）；

客戶端收到服務端的 FIN+ACK，并回復 ACK 給客戶端（同意釋放從服務端到客戶端的連接）；

服務端收到客戶端的 ACK 后，釋放從服務端到客戶端的連接。

TCP 為什么要進行四次揮手？

【問題一】TCP 為什么要進行四次揮手？/ 為什么 TCP 建立連接需要三次，而釋放連接則需要四次？

【答案一】因為 TCP 是全雙工模式，客戶端請求關閉連接后，客戶端向服務端的連接關閉（一二次揮手），服務端繼續傳輸之前沒傳完的數據給客戶端（數據傳輸），服務端向客戶端的連接關閉（三四次揮手）。所以 TCP 釋放連接時服務器的 ACK 和 FIN 是分開發送的（中間隔著數據傳輸），而 TCP 建立連接時服務器的 ACK 和 SYN 是一起發送的（第二次握手），所以 TCP 建立連接需要三次，而釋放連接則需要四次。

【問題二】為什么 TCP 連接時可以 ACK 和 SYN 一起發送，而釋放時則 ACK 和 FIN 分開發送呢？（ACK 和 FIN 分開是指第二次和第三次揮手）

【答案二】因為客戶端請求釋放時，服務器可能還有數據需要傳輸給客戶端，因此服務端要先響應客戶端 FIN 請求（服務端發送 ACK），然后數據傳輸，傳輸完成后，服務端再提出 FIN 請求（服務端發送 FIN）；而連接時則沒有中間的數據傳輸，因此連接時可以 ACK 和 SYN 一起發送。

【問題三】為什么客戶端釋放最后需要 TIME-WAIT 等待 2MSL 呢？

【答案三】

（1）為了保證客戶端發送的最后一個 ACK 報文能夠到達服務端。若未成功到達，則服務端超時重傳 FIN+ACK 報文段，客戶端再重傳 ACK，并重新計時。

（2）防止已失效的連接請求報文段出現在本連接中。TIME-WAIT 持續 2MSL 可使本連接持續的時間內所產生的所有報文段都從網絡中消失，這樣可使下次連接中不會出現舊的連接報文段。

TCP 有限狀態機

TCP 有限狀態機圖片

今天的分享就到這里了，大家要好好學C++喲~

編輯：jq