關(guān)于 TCP（Transmission Control Protocol） 三次握手這個(gè)問(wèn)題赊级，基本上就是面試必問(wèn)，是一個(gè)非常熱門(mén)的問(wèn)題岔绸。先當(dāng)初我找實(shí)習(xí)的時(shí)候也被問(wèn)到了理逊，當(dāng)那個(gè)時(shí)候只能大概說(shuō)一下過(guò)程，一些標(biāo)記位什么的還是不懂盒揉。
今天我們就大概講一下晋被，應(yīng)付面試應(yīng)該可以了。
標(biāo)記位
我們這里先說(shuō)要一下標(biāo)記位和標(biāo)記位的含義刚盈，這有助于后面理解整個(gè)握手的過(guò)程羡洛。
我們先來(lái)看一下 TCP 報(bào)文的格式吧。
我們要講 TCP 握手的過(guò)程藕漱，就要先了解圖中紅色框出來(lái)的幾個(gè)信息欲侮，下面我們一一解釋。
序列號(hào)（Sequence number）
占4個(gè)字節(jié)肋联，用來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)段的順序威蕉，TCP 把連接中發(fā)送的所有數(shù)據(jù)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)，第一個(gè)字節(jié)的編號(hào)由本地隨機(jī)產(chǎn)生橄仍；給字節(jié)編上序號(hào)后韧涨，就給每一個(gè)報(bào)文段指派一個(gè)序號(hào)；序列號(hào)seq就是這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)編號(hào)侮繁。
我們這里也補(bǔ)充一點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)吧虑粥，我們都知道 TCP 是屬于傳輸層，要保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整的傳輸鼎天，而在網(wǎng)絡(luò)傳輸中舀奶，一般都是要分包的，因?yàn)槿绻环职洌菙?shù)據(jù)丟失了但荤，要重新傳的代價(jià)太大了，我們分成一小段一小段進(jìn)行傳輸涧至，這樣即使有一小段丟失了腹躁，我們就只要重新傳這一小段就可以了，可以節(jié)省很多流量南蓬。
TCP 在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候纺非，會(huì)順便把數(shù)據(jù)放到重發(fā)隊(duì)列里面，然后啟動(dòng)計(jì)時(shí)器赘方，如果后面接收到了這個(gè)包的確認(rèn)信息烧颖，就把這個(gè)數(shù)據(jù)包從隊(duì)列里面刪除掉，如果計(jì)時(shí)器超時(shí)了都還沒(méi)有收到確認(rèn)信息窄陡，就重新發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)包炕淮，因?yàn)閿?shù)據(jù)可能丟失了，對(duì)面沒(méi)有收到跳夭。另外因?yàn)橛行蛄刑?hào)的存在涂圆，在接受到全部數(shù)據(jù)之后就可以按照順序重新組裝起來(lái)了，保障了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性币叹。
說(shuō)人話润歉，就是有點(diǎn)類似 ID 一般，給這次連接定一個(gè)序列號(hào)颈抚。后面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)就從這個(gè)序號(hào)開(kāi)始踩衩。
后面我們就用 seq 來(lái)表示 序列號(hào)。
ACK （Acknowledgement）
占1位邪意，僅當(dāng) ACK=1 時(shí)九妈，確認(rèn)號(hào)字段才有效反砌。ACK=0時(shí)雾鬼，確認(rèn)號(hào)無(wú)效。
說(shuō)人話宴树，ACK 就是相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)策菜，確認(rèn)號(hào) 就相當(dāng)于燈泡的顏色，無(wú)論你這個(gè)燈泡是什么顏色酒贬，如果開(kāi)關(guān)不打開(kāi)又憨，就什么都看不到，也就是說(shuō)無(wú)效锭吨。ACK=1 時(shí)蠢莺，這個(gè)開(kāi)關(guān)就打開(kāi)了，ACK=0時(shí)零如，這個(gè)開(kāi)關(guān)就是關(guān)閉了躏将。這樣是不是好理解多了锄弱。
ack（Acknowledge number）
剛才我們說(shuō)了，確認(rèn)號(hào)收 ACK 控制祸憋，只有 ACK=1 時(shí)会宪，確認(rèn)號(hào)才有效。
那問(wèn)題又來(lái)了蚯窥，這個(gè)確認(rèn)號(hào)是干什么用的呢掸鹅？
確認(rèn)號(hào)就是用來(lái)確認(rèn)的，比如就好像你微信發(fā)了一個(gè)文件給我拦赠，我回復(fù)你一句“收到”是同樣的道理巍沙，就是用來(lái)跟對(duì)方確認(rèn)已經(jīng)收到了消息。
后面我們就用 ack 來(lái)表示 確認(rèn)號(hào)荷鼠。
SYN（synchronous）
這個(gè)信號(hào)也是很關(guān)鍵赎瞎，SYN 的意思就是說(shuō)請(qǐng)求同步，也就是請(qǐng)求連接的意思颊咬。
三次握手
說(shuō)完了幾個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)記信息务甥，我們就開(kāi)始來(lái)說(shuō) TCP 建立的三次握手。
- 主機(jī)A 向 主機(jī)B 發(fā)送一個(gè)信號(hào)喳篇，【SYN=1敞临，ACK=0，seq=x】麸澜，這個(gè)信號(hào)的意思就是說(shuō)“主機(jī)B挺尿，我想跟你建立連接”。主機(jī)A 就會(huì)進(jìn)入 SYN-SENT 狀態(tài)炊邦。
- 主機(jī)B 收到 主機(jī)A 的請(qǐng)求之后编矾，就會(huì)做出判斷，如果同意的話馁害，就會(huì)回一個(gè)消息 【SYN=1窄俏，ACK=1，ack=x+1碘菜，seq=y】凹蜈，意思是說(shuō)，你的請(qǐng)求我收到了忍啸，我也想跟你建立連接仰坦。主機(jī)B 的狀態(tài)由 LISTEN 進(jìn)入 SYN-RCVD 狀態(tài)。
- 主機(jī)A 收到 主機(jī)B 的響應(yīng)后计雌，如果要建立連接就會(huì)回一個(gè)消息 【SYN=0悄晃，ACK=1，ack=y+1凿滤，seq=x+1】妈橄，表示鼠渺，我知道了，我要發(fā)送數(shù)據(jù)了眷细。主機(jī)A 進(jìn)入 ESTABLISHED 狀態(tài)拦盹。
到此，TCP 通道就會(huì)建立了溪椎，后面就通過(guò)這個(gè) TCP 通道傳輸數(shù)據(jù)了普舆。為了方便大家理解，我從網(wǎng)上找了一個(gè)圖校读。
怎么樣沼侣？聽(tīng)起來(lái)不會(huì)很復(fù)雜吧。
如果還不是很理解歉秫，我們就再場(chǎng)景化一下蛾洛，想當(dāng)年我實(shí)習(xí)面試的時(shí)候就是這么回答的，哈哈哈雁芙。
先模擬一個(gè)場(chǎng)景轧膘，A 要通過(guò) 微信 向 B 發(fā)一個(gè)文件。因?yàn)椴恢缹?duì)面有沒(méi)有看微信兔甘，所以就要先問(wèn)谎碍。
- 主機(jī)A 向 主機(jī)B 說(shuō)，“嘿洞焙，我等一下要給你發(fā)個(gè)東西蟆淀，你看到了沒(méi)有？”澡匪。
- 主機(jī)B 看到之后熔任，就回答說(shuō)，“哦唁情，好的疑苔，我知道了。你要發(fā)前先跟我說(shuō)一聲荠瘪，我等著呢夯巷。“
- 主機(jī)A 看到了說(shuō)哀墓，”O(jiān)K，我這就發(fā)了“喷兼。
這樣就不會(huì)那么抽象了吧篮绰，哈哈哈〖竟撸可惜不會(huì)做圖吠各，不然就做兩個(gè)圖臀突，以后再學(xué)學(xué)做圖。
三次握手引申出的問(wèn)題
為什么要三次握手贾漏，為什么不能是一次或者兩次候学？
這個(gè)問(wèn)題也是非常常見(jiàn)的問(wèn)題。三次握手是確認(rèn)雙方都在線纵散、都準(zhǔn)備好發(fā)送和接受數(shù)據(jù)梳码，而且連接性能最優(yōu)的方式。
如果是一次握手根本就不可能伍掀，因?yàn)楦静豢赡艽_認(rèn)對(duì)方在線掰茶，不斷重發(fā)只會(huì)浪費(fèi)性能。
如果是兩次握手蜜笤，那服務(wù)器收到客戶端一個(gè)連接請(qǐng)求就會(huì)建立連接濒蒋。但是如果服務(wù)器給客戶端的響應(yīng)丟失了，那客戶端就根本不知道服務(wù)器接收到這個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有把兔，就會(huì)一直等待沪伙，另一方面，服務(wù)器也在等客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)县好，現(xiàn)在兩邊就都在等待對(duì)方焰坪，那建立的這條 TCP 通道就白白浪費(fèi)了。
同樣的聘惦，如果客戶端一開(kāi)始發(fā)送的連接請(qǐng)求由于網(wǎng)絡(luò)延遲的問(wèn)題某饰，一直沒(méi)有到服務(wù)器，客戶端就會(huì)廢棄第一次的請(qǐng)求善绎，重新發(fā)送一個(gè)新的連接請(qǐng)求黔漂，服務(wù)器接收到之后就會(huì)建立連接。這樣看似沒(méi)什么問(wèn)題禀酱，但要是第一次后面又到達(dá)服務(wù)器了呢炬守？由于只要兩次握手，服務(wù)器接收到第一次請(qǐng)求之后剂跟，回一個(gè)消息就可以建立 TCP 連接了减途，但是客戶端判定第一次的請(qǐng)求已經(jīng)廢棄了，也不會(huì)跟服務(wù)器建立 TCP 連接曹洽，也更不會(huì)發(fā)數(shù)據(jù)了鳍置，服務(wù)器就也白白浪費(fèi)了這個(gè) TCP 連接。
如果在第三次握手的時(shí)候送淆，數(shù)據(jù)丟失税产、服務(wù)器沒(méi)有收到怎么辦？
如果在第三次握手的時(shí)候，數(shù)據(jù)丟失辟拷，服務(wù)器沒(méi)有收到撞羽，但客戶端認(rèn)為 TCP 連接已經(jīng)建立了，開(kāi)始發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)有問(wèn)題嗎衫冻？
有問(wèn)題诀紊，這個(gè)時(shí)候客戶端就會(huì)收到服務(wù)器的 RST 應(yīng)答，客戶端就知道出現(xiàn)問(wèn)題了隅俘，需要重新連接邻奠。
三次握手的核心
其實(shí)三次握手的主要核心就是確認(rèn)通信雙方都在線能夠，而且不會(huì)出現(xiàn)互相等待的情況考赛。
如果只有一次握手惕澎，根本不能確認(rèn)對(duì)方在線。
如果是兩次握手颜骤，在理想情況下是能夠確立的唧喉，但是如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致死鎖的情況忍抽。浪費(fèi)性能八孝。
四次握手
既然三次握手都講完了，我們就加個(gè)餐鸠项，說(shuō)一下四次握手吧干跛。
四次握手是用來(lái)斷開(kāi) TCP 連接的。
為什么建立連接的時(shí)候只要三次祟绊，斷開(kāi)卻要四次楼入？
我們同樣先來(lái)講一下用到的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)記信息。
FIN（Finish）
FIN 標(biāo)記位牧抽，表示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢（Finish）嘉熊，也就是請(qǐng)求斷開(kāi)連接。
斷開(kāi)連接 -- 四次握手
其實(shí)跟建立連接時(shí)的三次握手不同扬舒，主要因?yàn)椴簦@個(gè)時(shí)候連接已經(jīng)建立了，有一方主動(dòng)請(qǐng)求斷開(kāi)連接讲坎，但是被動(dòng)方可能還有一些數(shù)據(jù)正在發(fā)送孕惜，或者還有些數(shù)據(jù)沒(méi)發(fā)送，不能馬上中斷晨炕，要等這部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送完衫画。
下面說(shuō)一下四次握手的過(guò)程吧。
- 主機(jī)A 向 主機(jī)B 發(fā)送一個(gè)關(guān)閉連接請(qǐng)求府瞄”贪酰【FIN=1碘箍，seq=u】,狀態(tài)由 ESTABLISHED 進(jìn)入 FIN-WAIT-1 遵馆。
- 主機(jī)B 接收到關(guān)閉請(qǐng)求鲸郊，會(huì)響應(yīng) 【ACK=1，seq=v货邓，ack=u+1】秆撮，告訴 主機(jī)A，你的請(qǐng)求是收到了换况，但是等一下职辨，我還有東西沒(méi)發(fā)完。狀態(tài)由 ESTABLISHED 進(jìn)入 CLOSE-WAIT 戈二。主機(jī)A 收到之后舒裤，就會(huì)進(jìn)入 FIN-WAIT-2 狀態(tài)。
- 主機(jī)B 等發(fā)送完剩余的數(shù)據(jù)之后觉吭，發(fā)送 【FIN=1腾供，ACK=1，ack=u+1鲜滩，seq=w】伴鳖，然后就進(jìn)入 LAST-ACK 狀態(tài)。這里 seq 為什么是變了呢徙硅？因?yàn)閯偛虐咽Ｓ嗟臄?shù)據(jù)發(fā)送出去了榜聂，seq 增加了。
- 主機(jī)A 接受到消息之后嗓蘑，回復(fù) 【ACK=1须肆，seq=u+1，ack=w+1】桩皿，然后就進(jìn)入 TIME-WAIT 狀態(tài)豌汇。等待 兩倍最長(zhǎng)報(bào)文壽命（2MSL）的時(shí)間之后，就進(jìn)入 CLOSE 狀態(tài)业簿。主機(jī)B 接受到之后瘤礁，就也進(jìn)入 CLOSE 狀態(tài)。
我也在網(wǎng)上找了一個(gè)圖梅尤，方便大家理解柜思。
整個(gè)流程大概就是這樣了，如果覺(jué)得還不錯(cuò)巷燥，麻煩點(diǎn)個(gè)贊再走吧赡盘。
也可以轉(zhuǎn)發(fā)給那些不太了解這塊的同學(xué)，可以好好嘲諷一下學(xué)習(xí)一下缰揪，嘿嘿陨享。
如果發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題葱淳，麻煩各位大佬在評(píng)論區(qū)指出。
