网络连接中的三次握手和四次挥手

作者：逍遥Sean
简介：一个主修Java的Web网站\游戏服务器后端开发者
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一、网络基础回顾

计算机网络结构是一个复杂的层次结构，一般可以分为七层，被称为网络协议分层结构。这个结构被用来划分网络连接的不同协议以及它们之间的相互作用。以下是这七层的详细介绍：

1. 物理层：负责传输数据的物理介质，如电缆和无线信号。
2. 数据链路层：负责将数据转换成数据帧，并在物理层上进行传输。数据链路层的主要任务是差错控制和流量控制。
3. 网络层：负责选择数据包的传输路线，并将其传输到目标设备。网络层还负责 IP 地址的分配和路由选择。
4. 传输层：负责数据传输的端到端通信，比如 TCP 协议和 UDP 协议。
5. 会话层：负责建立、维护和结束数据传输会话。
6. 表示层：负责数据格式的转换，确保数据可以被接收方正确地解释。
7. 应用层：向用户提供应用程序，负责数据处理和传输。
   这些层次结构中的每一层都有其独特的任务和功能。为了使不同的网络设备能够相互通信，必须确保它们“说”同一种语言和遵循相同的协议。这就是网络协议分层结构的目的。

二、TCP通讯的连接和断开为什么复杂？

TCP（Transmission Control Protocol）通讯是一种面向连接的、可靠的网络传输协议。它位于 OSI 模型的传输层，负责提供数据传输服务。TCP协议通过三次握手建立连接，确保数据的可靠性和有序性，同时也提供拥塞控制和流量控制机制。它适用于需要保证数据传输的可靠性和有序性的应用，例如文件传输、电子邮件、网页浏览等。
TCP通信是一种可靠的面向连接的通信方式，连接建立和断开是非常重要的过程。下面是TCP通信的连接和断开过程：

复杂的连接与释放过程是为了保证连接的可靠性

1. 连接建立：
   当客户端需要和服务器建立TCP连接时，它会向服务器发送一个SYN包（同步包），这是一个带有SYN标志位的TCP数据包。服务器在收到SYN包后，会向客户端发送一个带有SYN和ACK标志位的数据包，表示确认收到客户端的请求并同意建立连接。最后，客户端向服务器发送一个带有ACK标志位的数据包，表示收到了服务器的确认信息，连接建立成功。

2. 数据传输：
   在连接建立后，客户端和服务器之间可以进行数据传输。数据以TCP数据包的形式通过互联网传输。

3. 连接断开：
   TCP连接断开有两种方式：主动关闭和被动关闭。
   主动关闭：当客户端或服务器需要断开连接时，它会向对方发送一个带有FIN标志位的TCP包，表示要关闭连接。对方在收到FIN包后，会回复一个ACK确认信息。最后，对方也会发送一个FIN包，表示连接已经关闭。
   被动关闭：当一方突然断开连接，另一方也会收到一个FIN包，表示连接已经关闭。对方在收到FIN包后，会发送一个ACK包，然后连接关闭。

三、三次握手和四次挥手

三次握手和四次挥手都是TCP协议通信过程中建立和关闭连接的步骤。

三次握手的步骤如下：

1. 客户端发送SYN包，进入SYN-SENT状态。
2. 服务器接收到SYN包，回复一个ACK包和一个SYN包，进入SYN-RECEIVED状态。
3. 客户端收到ACK包和SYN包，回复一个ACK包，建立连接并进入ESTABLISHED状态。

四次挥手的步骤如下：

1. 客户端主动关闭连接，发送FIN包，进入FIN-WAIT-1状态。
2. 服务器接收到FIN包，回复一个ACK包，进入CLOSE-WAIT状态。
3. 服务器向客户端发送FIN包，进入LAST-ACK状态。
4. 客户端接收到FIN包，回复一个ACK包，进入TIME-WAIT状态，等待2MSL（最长报文段寿命）后关闭。

下面是三次握手和四次挥手的示意图：

三次握手：

客户端                            服务器

SYN_SENT状态                      LISTEN状态

---------------SYN包------------>

                                  SYN_RECEIVED

<---------ACK包和SYN包------------

ESTABLISHED                       

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四次挥手：

客户端                            服务器

ESTABLISHED状态                  

<---------------FIN包------------

FIN_WAIT_1                        

                                  CLOSE_WAIT

<---------------ACK包------------

FIN_WAIT_2                        

                                  LAST_ACK

                                  <-------FIN包--------

TIME_WAIT                        

                                  <-------ACK包--------

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