TCP 三次握手与四次挥手（图解）

TCP 三次握手与四次挥手（图解） TCP 是面向连接、可靠的传输协议。理解三次握手和四次挥手，是面试必考题。 一、为什么需要握手？ TCP 是 面向连接 的协议，通信前必须建立连接，确认双方的发送和接收能力正常。 二、三次握手（建立连接） 详细步骤 第一次握手 ：客户端发送 SYN 报文 SYN = 1（建立连接标志） seq = x（随机初始序列号） 客户端进入 状态 第二次握手 ：服务器收到 SYN，回复 SYN+ACK SYN = 1, ACK = 1 seq = y（服务器随机序列号） ack = x + 1（确认客户端的 SYN） 服务器进入 状态 第三次握手 ：客户端收到 SYN+ACK，回复 ACK ACK = 1 seq = x + 1 ack = y + 1 双方都进入 状态 为什么是三次？两次不行吗？ 核心原因 ：防止已失效的连接请求到达服务器，造成资源浪费。 假设只有两次握手： 三次握手可以避免 ：客户端收到 ACK 后还可以判断这个连接是否真的需要。 三、四次挥手（断开连接） 详细步骤 第一次挥手 ：客户端发送 FIN FIN = 1, seq = u 客户端进入 ，表示没有数据要发送了 第二次挥手 ：服务器回复 ACK ACK = 1, ack = u + 1 服务器进入 客户端进入 第三次挥手 ：服务器发送 FIN FIN = 1, seq = w 服务器进入 第四次挥手 ：客户端回复 ACK ACK = 1, ack = w + 1 客户端进入 ，等待 2MSL 后 服务器收到 ACK 后 为什么挥手是四次？ 因为 TCP 是 全双工 的： 客户端发 FIN 表示「我没数据发了」 但服务器可能还有数据要发，所以 ACK 和 FIN 要 分开发 等服务器数据发完，再发 FIN 为什么 TIME WAIT 要等 2MSL？ MSL（Maximum Segment Lifetime） ：报文最大生存时间。 两个原因： 1. 保证最后的 ACK 到达 ：如果服务器没收到 ACK，会重发 FIN，客户端还能再发一次 ACK 2. 让本次连接的所有报文消失 ：防止延迟报文影响新连接 四、状态机总览 五、常见面试题 Q1：三次握手可以携带数据吗？ 第一次和第二次不行（防止 SYN 洪泛攻击）， 第三次可以携带数据 。 Q2：SYN 洪泛攻击是什么？怎么防御？ 攻击者伪造大量 SYN 请求，服务器分配资源等待第三次握手，最终耗尽资源。 防御 ： SYN Cookie：服务器不分配资源，用加密 Cookie 验证 限制半连接队列大小 防火墙过滤 Q3：连接队列满了会怎样？ Linux 有两个队列： syn queue （半连接）：收到 SYN，等待 ACK accept queue （全连接）：完成握手，等待应用 accept 队列满时，新的连接请求会被丢弃或回 RST。 Q4：已经建立的连接，断电会怎样？ TCP 没有机制感知断电。如果长时间无数据，可以开启 KeepAlive （默认 2 小时）。 应用层一般会自己实现心跳。 六、抓包实战 七、小结 | 阶段 | 步骤 | 关键标志 | | | | | | 建立连接 | 3 次握手 | SYN, SYN+ACK, ACK | | 数据传输 | 双向流 | seq, ack | | 断开连接 | 4 次挥手 | FIN, ACK, FIN, ACK | 记住小宇宙的口诀： 三次握手 ：确认双方的发送和接收能力 四次挥手 ：全双工，要分别关闭两个方向 TIME WAIT 2MSL ：保证 ACK 到达 + 报文消失