TCPIP协议三次握⼿与四次挥⼿流程解析
⼀、TCP报⽂格式
TCP/IP协议的详细信息参看《TCP/IP协议详解》三卷本。下⾯是TCP报⽂格式图：
图1 TCP报⽂格式
tcpip协议pdf
上图中有⼏个字段需要重点介绍下：
（1）序号：Seq序号，占32位，⽤来标识从TCP源端向⽬的端发送的字节流，发起⽅发送数据时对此进⾏标记。
（2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
（3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
（A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
（B）ACK：确认序号有效。
（C）PSH：接收⽅应该尽快将这个报⽂交给应⽤层。
（D）RST：重置连接。
（E）SYN：发起⼀个新连接。
（F）FIN：释放⼀个连接。
需要注意的是：
（A）不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
（B）确认⽅Ack=发起⽅Req+1，两端配对。
⼆、三次握⼿
所谓三次握⼿（Three-Way Handshake）即建⽴TCP连接，就是指建⽴⼀个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建⽴。在socket中，这⼀过程由客户端执⾏connect来触发，整个流程如下图所⽰：
图2 TCP三次握⼿
（1）第⼀次握⼿：Client将标志位SYN置为1，随机产⽣⼀个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进⼊SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第⼆次握⼿：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建⽴连接，Server将标志位SY
N和ACK都置为1，ack=J+1，随机产⽣⼀个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进⼊SYN_RCVD状态。
（3）第三次握⼿：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建⽴成功，Client和Server进⼊ESTABLISHED状态，完成三次握⼿，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
SYN攻击：
在三次握⼿过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转⼊ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造⼤量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直⾄超时，这些伪造的SYN包将产时间占⽤未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满⽽被丢弃，从⽽引起⽹络堵塞甚⾄瘫痪。SYN攻击时⼀种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的⽅式⾮常简单，即当Server上有⼤量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使⽤如下命令可以让之现⾏：
#netstat -nap | grep SYN_RECV
三、四次挥⼿
所谓四次挥⼿（Four-Way Wavehand）即终⽌TCP连接，就是指断开⼀个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这⼀过程由客户端或服务端任⼀⽅执⾏close来触发，整个流程如下图所⽰：
图3 TCP四次挥⼿
由于TCP连接时全双⼯的，因此，每个⽅向都必须要单独进⾏关闭，这⼀原则是当⼀⽅完成数据发送任务后，发送⼀个FIN来终⽌这⼀⽅向的连接，收到⼀个FIN只是意味着这⼀⽅向上没有数据流动了，
即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这⼀⽅向也发送了FIN。⾸先进⾏关闭的⼀⽅将执⾏主动关闭，⽽另⼀⽅则执⾏被动关闭，上图描述的即是如此。
（1）第⼀次挥⼿：Client发送⼀个FIN，⽤来关闭Client到Server的数据传送，Client进⼊FIN_WAIT_1状态。
（2）第⼆次挥⼿：Server收到FIN后，发送⼀个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，⼀个FIN占⽤⼀个序
号），Server进⼊CLOSE_WAIT状态。
（3）第三次挥⼿：Server发送⼀个FIN，⽤来关闭Server到Client的数据传送，Server进⼊LAST_ACK状态。
（4）第四次挥⼿：Client收到FIN后，Client进⼊TIME_WAIT状态，接着发送⼀个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进⼊CLOSED状态，完成四次挥⼿。
上⾯是⼀⽅主动关闭，另⼀⽅被动关闭的情况，实际中还会出现同时发起主动关闭的情况，具体流程如下图：
图4 同时挥⼿
流程和状态在上图中已经很明了了，在此不再赘述，可以参考前⾯的四次挥⼿解析步骤。
四、附注
关于三次握⼿与四次挥⼿通常都会有典型的⾯试题，在此提出供有需求的XDJM们参考：
（1）三次握⼿是什么或者流程？四次握⼿呢？答案前⾯分析就是。
（2）为什么建⽴连接是三次握⼿，⽽关闭连接却是四次挥⼿呢？
这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建⽴连接请求的SYN报⽂后，把ACK和SYN放在⼀个报⽂⾥发
送给客户端。⽽关闭连接时，当收到对⽅的FIN报⽂时，仅仅表⽰对⽅不再发送数据了但是还能接收数据，⼰⽅也未必全部数据都发送给对⽅了，所以⼰⽅可以⽴即close，也可以发送⼀些数据给对⽅后，再发送FIN报⽂给对⽅来表⽰同意现在关闭连接，因此，⼰⽅ACK和FIN⼀般都会分开发送。

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