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面试又挂了,只因问了:TCP 三次握手和四次挥手

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面试官:跟我讲讲TCP的三次握手和四次挥手流程,为什么是三次握手或四次挥手?

面试者:额……不太记得了…..gg..

在前面的文章知道,《TCP与UDP的区别,到《TCP是如何保证可靠性。那么接下来就是TCP的核心了,即TCP的可靠性依赖其:三次握手和四次挥手。
先思考下这三个面试题:

1、TCP 为什么三次握手而不是两次握手?

2、为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

3、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。


tcp三次握手和四次挥手交互图:

三次握手:

  1. 第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;

  2. 第二次握手:服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;

  3. 第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。

四次挥手:

  1. 第一次挥手:主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Sequence NumberAcknowledgment Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;

  2. 第二次挥手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment NumberSequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我“同意”你的关闭请求;

  3. 第三次挥手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入LAST_ACK状态;

  4. 第四次挥手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。

三次握手可以简单通俗理解为: 1)A要跟B聊天,问B在吗(收到了吗)?(SYN)
2)B收到A,B回复A说收到了,那我们开始吧。(ACK+SYN)
3)A收到B的回复,A:那我们开始聊天(数据传输)。(ACK)
四次挥手可以简答理解为: 1)A跟B说,我要停止聊天了,你(B)还在吗?准备中断聊天了(FIN)
2)B收到A的消息,B回复A说:我在。(ACK) 3)B再发一条消息给A说,A你可以停止了。(FIN)
4)A收到B说可以停止发消息了,A回复B说:收到!(ACK)

1、TCP 为什么三次握手而不是两次握手?

为了实现可靠数据传输,TCP 协议的通信双方,都必须维护一个序列号,以标识发送出去的数据包中,哪些是已经被对方收到的。三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值, 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤。如果只是两次握手,至多只有连接发起方的起始序列号能被确认,另一方选择的序列号则得不到确认。

2、为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,”你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

3、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

答:虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可能最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

文章关联→→:

一份Netty最全面试题!让面试官难不倒你!

抓包神器:Wireshark 实例分析TCP三次握手过程

笔记系列↓

笔记 | Java对象探秘

笔记 | JVM内存区域结构:一计两栈一堆一区

笔记 | 并发编程的三大挑战

笔记 | TCP与UDP的区别

笔记 | TCP如何保证可靠性

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