三次握手，四次挥手，原来 TCP 这么有礼貌!

我们在和他人谈话时，需要遵循一定的规则，比如确保对方能听懂我的语言。如果跟一个不懂中文的外国人说中文，是不可能很好地进行交流的。

计算机之间的通信也是如此，必须遵循一定的规则才能顺利“交流”。

TCP 与 UDP 是什么

在 TCP / IP 协议栈（互联网协议系列）中，TCP（Transmission Control Protocol ，传输控制协议）与 UDP（User Datagram Protocol ，用户数据报协议）是传输层中的两种协议，我们平时刷视频、打游戏、看新闻等都要通过这两种协议进行数据传输。

那么这两种协议有什么区别呢？

看完上面的表格，是不是还是有点懵，下面小编用一个比喻来告诉你二者究竟有什么不同。

我们把两个应用之间的通信当作是两个人在通信，在不考虑时间因素的前提下，我们把 TCP 看成是打电话，把 UDP 看成是写信。

两个人打电话时，需要提前拨通对方的电话，这就是需要建立连接；通话过程中，双方能及时确认消息，如果听不清楚可以要求对方重新说一次，这就是安全可靠。

写信只需要根据地址把信发出去，这就是不需要建立连接；发出去的信也不知道对方能否收到，这就是不可靠。

TCP 为了保证传输文件的完整性，会根据接收方的接收速率控制发送方的发送速率，即实行流量控制，所以 TCP 的传输速度低于 UDP。

这两种协议不存在哪个好哪个差，都有着各自适合的应用场景。

比如传输文件时对速度没有要求，但是必须保证文件完整送达，没有数据丢失，这时就应该采用 TCP 协议，而我们在视频聊天时，时效性要求高而准确性要求略低，这时就采用 UDP 协议。

TCP 是面向连接的协议，正如打电话时需要提前拨通电话，结束通话后需要挂断电话，那么 TCP 是如何建立连接与断开连接的呢？

计算机之间的通信也是如此，必须遵循一定的规则才能顺利“交流”。

TCP 的三次握手

在传输数据前，两台主机需要通过三次会话建立连接，这个过程我们称为三次握手。

• 第一次握手：客户端向服务端请求建立连接，

SYN=1（建立连接），

seq=x（序列号），

客户端进入 SYN_SENT 状态。

• 第二次握手：服务端向客户端返回确认并请求建立连接，

SYN=1（建立连接），

ACK=1 （已收到），

ack=x+1（确认号为收到的序列号加一），

seq=y（序列号），

服务端进入 SYN_RCVD 状态。

• 第三次握手：客户端向服务端发送确认报文，

ACK=1 （已收到），

ack=y+1（确认号为收到的序列号加一），

seq=x+1（序列号），

三次握手完成以后，2 个主机之间，就可以传输数据啦~

TCP 的四次挥手

当数据传输完成后，两台主机需要通过四次会话断开连接，这个过程我们称为四次挥手。

• 第一次挥手：客户端向服务端请求断开连接，

FIN=1（断开连接），

seq=u（序列号），

客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

• 第二次挥手：服务端向客户端返回确认报文，

ACK=1 （已收到），

ack=u+1（确认号为收到的序列号加一），

seq=v（序列号），

服务端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端进入 FIN_WAIT_2 状态。

• 第三次挥手：服务端完成数据传输后，向客户端发送断开连接请求，

FIN=1（断开连接），

ACK=1 （已收到），

ack=u+1（确认号为收到的序列号加一），

seq=w（序列号），

服务端进入 LAST_ACK 状态。

• 第四次挥手：客户端向服务端返回确认报文，

ACK=1 （已收到），

ack=w+1（确认号为收到的序列号加一），

seq=u+1（序列号），

客户端进入 TIME_WAIT 状态，服务端进入 CLOSED 状态。

客户端处于 TIME_WAIT 状态时，TCP 连接还未释放掉，等待 2 个 MSL（Maximum Segment Lifetime，最大段生命周期）的时长后，客户端进入 CLOSE 状态。

看到这里，相信大家还有些疑问，下面就由小编来一一解答。

为什么是三次握手，两次握手或者四次握手不可以吗？

如果是两次握手，就可能出现下面这种情况。

客户端发送建立连接请求，由于网络拥塞，迟迟没有得到回应。客户端再次发送连接请求，服务端回应，连接建立。

一段时间后，客户端第一次发送的连接请求到达服务端，服务端以为客户端重新请求建立连接（其实并没有），此时服务端会返回响应报文并一直处于待连接状态，这就造成了资源浪费，如下图所示。

那为什么不是四次握手呢？

四次握手也能达到三次握手的效果，也就是将原本的第二次握手拆分成两次，一次发送确认报文，一次分开发送请求建立连接报文，但这同样造成了资源浪费，如下图所示。所以最终确定通过三次握手建立连接。

为什么是四次挥手，三次挥手不可以吗？

不可以。当客户端发送断开连接请求后停止发送数据（客户端还能接收数据），有可能此时服务端还有数据需要发给客户端，所以它先回一个确认报文，等发送完所有数据，再发送断开连接的报文，通知客户端可以断开连接了。

四次挥手结束后，为什么客户端没有立刻关闭呢？

客户端没有立刻关闭，而是进入 TIME_WAIT 状态，等待 2 个 MSL 的时长后，客户端才进入 CLOSE 状态，这是为了确保第四次挥手的确认消息到达服务端。

如果服务端在规定时间内未收到最后的确认消息，会重新进行第三次挥手请求断开连接，客户端重新发送确认消息，如下图所示。

MSL 是报文的最长生存时间，2 个 MSL 是在网络中来回两个报文所需要的最长时间，如果超过这个时间，客户端没有重新收到断开连接的请求，说明四次挥手顺利完成，可以断开连接了。

总结

今天的内容就到这里了，和小编一起复习一下今天的内容吧：

TCP 和 UDP 是传输层中的两种协议，TCP 安全可靠但传输速度慢，UDP 传速度快但可能丢失数据，这两种协议各有优势，适合不同的应用场景。

两台主机建立连接和断开连接的过程被称为“三次握手”和“四次挥手”。

了解了为什么一定是三次握手和四次挥手。

相信通过今天的学习，以后被问到 TCP 和 UDP 的相关问题，大家都能侃侃而谈了。

本文来自微信公众号：中兴文档 （ID：ztedoc）

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