🥊作者：一只爱打拳的程序猿，Java领域新星创作者，CSDN、阿里云社区优质创作者。
🤼专栏收录于：计算机网络原理
在使用TCP协议进行网络交互时，TCP会进行三次握手即建立连接，TCP四次挥手即断开连接。三次握手与四次挥手后就完成了网络交互，这样的操作也叫TCP的连接管理机制，本篇博文将详细介绍TCP通信过程和三次握手、四次挥手过程。
目录
1、TCP通信过程
1.1 TCP首部报头
1.2 TCP通信过程
2、三次握手
2.1 三次握手流程
2.2 为什么要三次握手
3、四次挥手
3.2 为什么要四次挥手
1、TCP通信过程
1.1 TCP首部报头
TCP首部（TCP Header）是TCP协议中的报头部分，它跟随在IP报头后面。TCP报头通常由20个字节组成，其中包括了一些标志位、序列号、确认号、端口号等信息，用于在TCP通信中控制和传递数据。
源端口号/目的端口号：表示数据的发送方与数据的接受方端口号
32位序号/32位确认序号：TCP将每个字节的数据都进行了编号即为序列号。
6位标志位：TCP的6位标志位默认为0，当返回相应的报文时，会把该报文位设置位1。
URG（Urgent）：表示是否包含紧急数据。
ACK（Acknowledgment）：表示确认号是否有效。
PSH（Push）：表示是否立即推送。
RST（Reset）：表示连接是否复位。携带RST标识的称为复位报文段。
SYN（Synchronize）：表示同步请求/应答。携带SYN标识的称为同步报文段
FIN（Finish）：表示传输结束。携带FIN标识的为结束报文段。
当TCP客户端和服务器建立连接时，它们会共同存储一些连接状态信息，以便在数据传输和连接释放的过程中使用。这些状态信息包括：
-
序列号（Sequence Number）：用于对TCP数据段进行排序和重组。
-
确认号（Acknowledgment Number）：用于确认在连接过程中收到的数据段的数量。
-
窗口大小（Window Size）：用于指定接收端能够接收的数据量大小。
-
状态标志（Flags）：用于指定TCP连接的状态、数据段类型和连接状态的变化等信息。
-
超时时间（Timeout）：用于指定数据段传输时间的最大限制，超过该限制则认为连接出现了问题。
1.2 TCP通信过程
TCP通信过程模拟：
我们观察到 主机A 向 主机B 传输数据时，提供了以 1000 为单位的编号。这些编号称为 序列号。
我们可认为 主机A 向 主机B 发送数据为一个请求 即 SYN。TCP给这个请求随机分配一个序列号即SEQ。
并且 主机B 在收到 主机A 的数据后会作出回应，这个回应称之为 即 ACK。只有接收方返回 ACK 后，这样的通信才算完成。
确认序列号 的是序列号的下一个字节数。当 SYN 请求序列号为 1000，则 ACK 确认序列号为 1001，对照上图、下图进行理解。
注意，以上的 SYN 和 ACK 是怎样进行传输的呢，我们知道6位标志位默认为0，第1位到第6位分别为：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 。当要进行 SYN 请求时，则传输000010。当要进行 ACK 确认序列号时则传输 010000。
2、三次握手
握手（handshake）指通信双方进行网络交互，TCP 建立连接时客户端与服务器之间需要进行三次交互来完成连接。
建立连接一定是客户端向服务器发起的，在 TCP 协议下客户端首先向服务器发送建立连接请求即 SYN 报文段，服务器在接受到请求后会返回 ACK 确认序号。
服务器为了确保与客户端建立连接会向客户端也发送 SYN 报文段，客户端再返回 ACK 确认序号。这样客户端与服务器就完成了连接。
举例说明：
张三想与如花确定男女朋友关系，首先张三向如花发送求爱请求：“你可以做我的唯一吗？”（SYN）。
如花答应张三并返回确认信息：“我愿意”（ACK），但如花想张三也是她的唯一也向扎张三发送信息：“你也愿意做我的唯一吗？”（SYN）。
张三回复：“我愿意”（ACK）。
以上过程看似是四次交互，但实际中间两次交互可合并为一条交互，因此上述过程为三次握手。
只有双方都确定了彼此之间的信息这样才能完成建立连接。TCP中可通过序列号、确认号来保存彼此之间信息，在本文上方TCP通信过程中有详细讲解。
2.1 三次握手流程
1）当客户端向服务器发送请求时，会发送 SYN 报文段给服务器。
2）服务器在收到客户端的请求后，会回复 ACK 确认序列号。
3）服务器为了保证连接也会向客户端发送给 SYN 报文段。
4）客户端收到服务器的请求回复 ACK 确认序列号。
在上方 TCP 通信过程中，我们知道了 TCP 的报头有6位标志位，标志位默认为0。当需要相关操作时就会把某位标志位置为1，为了避免浪费资源，可把这两个操作合并在一起。
服务器向客服端发送 ACK 和 SYN 操作时就可以合并在一起，也就是 ACK 位和 SYN 位都置为1。看似是四次握手实际上只用了三次交互，因此我们称为三次握手，对照下图进行理解。
2.2 为什么要三次握手
防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，从而导致服务端开启多个连接。
连接请求报文段正好在网络中滞留比较久，以至于延误到相应的确认没有足够的时候到达服务端，使得服务端误判连接id。
网络中出现了延迟的重传，因此服务端在已经建立了连接的情况下又收到了连接建立请求，如果没有三次握手情况下，会认为这是一个新的连接请求，从而重复建立新的连接。
3、四次挥手
四次挥手是TCP协议关闭连接时的一种基本过程，它的主要目的是确保双方的数据传输和处理都已经完成。具体来说，四次挥手主要包括以下步骤：
- 发起关闭请求的一方（假设是客户端）发送一个FIN （finish）请求，表示“我已经没有数据要发给你了”。
- 接收到FIN请求的另一方（假设是服务器）发送一个ACK确认报文，表示“我已经收到了你发来的关闭请求”。
- 接收到ACK确认报文的发起关闭请求的一方（即客户端）等待自己发送数据的过程完成并准备好关闭连接后，再次发送一个FIN请求，表示“我的数据发完了，我准备关闭连接”。
- 接收到最后一个FIN请求的另一方（即服务器）再次发送一个ACK报文，表示“我已经收到了你的关闭请求，确认关闭连接”。
这样，四次挥手就完成了。需要注意的是，关闭连接的两端都需要发送FIN请求和ACK确认请求，因为TCP协议是一种双向通信协议。在四次挥手过程中，客户端和服务器都需要确认对方的关闭请求，并相互发送ACK报文确认，以确保连接正常关闭。通过四次挥手，双方都能够顺利地关闭连接并释放资源。
四次挥手过程：
此处的四次握手的 ACK 和 FIN 为啥不能合并为一次，根据上述四次挥手过程进行解析：
连接的第一次关闭是客户端发送FIN请求，服务器返回ACK确认请求。这个请求的作用是告诉服务器，客户端已经没有数据要发送了，希望关闭连接。在这个阶段中，服务器只是确认收到了客户端发来的FIN请求，还可以继续发送数据给客户端。
连接的第二次关闭是服务器发送FIN请求，客户端回复ACK确认请求。这个请求的意义是告诉客户端，服务器也没有数据要发送了，希望关闭连接。在这个阶段中，客户端收到了服务器的FIN请求，可能还会发送一些最后的数据到服务器，然后再发送ACK确认请求。如果将第一次和第二次的请求合并在一起，服务器就无法获知客户端是否真正结束了数据的发送，可能会误认为客户端还在发送数据。
3.2 为什么要四次挥手
TCP是一种双向通信协议，双方都需要发送和接收数据。在四次挥手过程中，需要确保双方没有尚未处理完的数据或者请求。因此，四次挥手能够在正确关闭连接之前，保证数据双向传输和处理的完成。
不同于三次握手，在关闭连接时，可能存在未及时发送的数据。如果 TCP 四次挥手过程中全部包含在一个 TCP 报文中，则使用 TCP 的延迟 ACK，未及时发送其中的 ACK 报文，导致连接终止存在延迟。采用四次挥手可避免这种情况。
网络编程中避免出现类似TCP Head of Line Blocking（HOLB）的问题。如果在两端都尚未关闭连接之前，数据流还在传输中，一端出现故障，就会引起等待连接关闭的一方进入死等状态，造成连接阻塞。
因此，通过四次挥手过程，双方都能够正确地处理数据、确认请求，并最终彻底地关闭连接，从而保证 TCP 传输的安全、稳定并且可靠。
三次握手四次挥手是为了保证数据的可靠性传输，在TCP传输中还有其他保证数据的可靠性传输的机制如确认应答机制、超时重传机制，大家可在文章开头专栏中搜索。
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-490587.html
本期博文到这里就结束了，感谢点赞、评论、收藏、关注~文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-490587.html
到了这里，关于【网络原理】TCP连接管理机制(三次握手四次挥手)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
