程序大牛生動講解：TCP爲什麼要進行「三次握手」和「四次揮手」？

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關於TCP的文章，網上有不少，講「三次握手」和「四次揮手」的文章。那些文章都很好的詮釋了其原理，可是有些話語都乾澀難懂，本身得反覆的揣摩！

正好，今天在與朋友交流的時候，又看到有人在問TCP「三次握手」的問題：

其實，已經知道朋友確定就能很快理解這句話的意思，可是還在摸索中的朋友呢？

下面未來講講，這TCP的「三次握手」和「四次揮手」究竟是怎麼一回事。

在好久好久之前.....

面試官：說說什麼是TCP？

程序員：傳輸協議

面試官：UDP也是，那爲何不用UDP呢？

程序員：由於UDP把數據傳輸過去就無論了，就假定接收方必定能接收到，惋惜真實的網絡環境不會如此單純，甚至是複雜、殘酷的。

在網絡環境中無時無刻出現着丟包、阻塞、亂序的狀況，一個不當心，數據可能就傳輸不到目的地了，這個時候就只能輪到TCP了

面試官：爲何TCP就可靠了呢？

程序員：就是由於它的「三次握手」和「四次揮手」哇！

面試官（邪魅一笑）：那你來說講吧！

程序員：那您且細聽分說

三次握手

這個「三次握手」就是通訊創建連接的一個過程，看下圖

通俗點講就是：

客戶端：你好，我是客戶端

服務端：你好，客戶端，我是服務端

客戶端：你好，服務端

也常常把這個過程叫作「請求->響應->響應的響應」

面試官：打斷一下，問個問題，爲何不是兩次或者四次，非得是三次呢？

程序員：嗯，不錯，是個稱職的面試官！

試想一下，客戶端發送一個鏈接，因爲丟包、超時，或是服務端根本就不想創建鏈接，那這個時候客戶端怎麼辦？

客戶端並不能知道結果，就只有重複的發送鏈接請求，雖然這個時候服務端接收到了，但客戶端仍不知道這事，只能繼續發請求。

此時此刻，服務端接收了客戶端的請求，固然知道了客戶端的存在，若是服務端不一樣意創建鏈接，客戶端重試幾回後就會放棄，沒問題。

若是服務端願意創建鏈接呢？這個時候就會發送響應給客戶端（好了，你別叫喚了，客戶端我知道你了）

到了這一步，就已經進行了兩次握手！理論上，這個時候已經能夠進行鏈接了，可是問題來了：

由於對於服務端來講，這個響應的過程也可能會丟包，不必定會達到客戶端，甚至客戶端徹底掛了都是可能的。

對於另外的狀況，在第一次握手的時候，因爲網絡問題，客戶端向服務端發送了多個創建鏈接的請求，假設其中某一個創建成功，作了簡單的通訊，而後結束了鏈接，原本很正常，可是另一些請求因爲網絡的延遲又到了服務端，服務端會認爲這是一個正常的請求，接下來又創建鏈接。

所以兩次握手會有着種種問題。

爲了保證服務端的響應能正確接收，客戶端仍是須要告訴給服務端，我收到了服務端的響應，也就是給服務端一個「響應的響應」，這樣就是三次握手了。

面試官：要是這個「響應的響應」要是也出現了丟包等問題沒有送到呢？

程序員：你存心找麻煩的吧？那照你這樣說你就是手握爛了，也沒辦法保證消息100%可靠。三次握手，保證服務端、客戶端雙方都確認了對方存在就足夠了。

四次揮手

面試官：嗯，不錯，來講說「四次揮手」又是什麼吧！

程序員：創建完鏈接後就能夠傳輸數據了，傳輸完成後則須要四次揮手來告別，過程看下圖

面試官：這你TMD沒有上一張清晰啊！

程序員：哎呀~面試時間有限，將就着看看啦！

通俗來說就是：

客戶端：服務端啊，我要和你拜拜了

服務端：好的，我知道了

這個時候，客戶端說了拜拜，也不會向服務端發送數據了，這個時候服務端是否能立刻關閉呢？

不能夠！由於服務端可能還沒處理完相應的事情，因此仍是要發送數據的，這個時候的狀態爲等待關閉的狀態，當處理完後須要繼續下面步驟。

服務端：客戶端，我也要和你說拜拜了

客戶端：拜拜，滾吧

其實在這裏也會存在一些問題，當客戶端說「拜拜」，服務端說「知道了」，這兩次是沒什麼問題的。

可是當客戶端說「拜拜」以後就直接奪門而出，這樣就出問題了，由於服務端還沒說「知道了」，就算已經說了「知道了」，客戶端也可能已經走了。

這個時候爲了解決這些問題，TCP協議還有幾個狀態來處理這些問題，就如上面看的狀態圖。

當客戶端說「拜拜」，就進入 FIN_WAIT_1 的狀態，服務端收到「拜拜」的消息後，發送「知道了」，而後就進入 CLOSE_WAIT 的狀態。

當客戶端接收到「知道了」，進入FIN_WAIT_2，過一段時間，客戶端也接收到了「客戶端，我也要和你說拜拜了」，客戶端就應該發送「拜拜，滾吧」，說完這句話已經就能夠走了。

可是客戶端發送的消息沒發送成功，服務端只能重複發送「我也要和你說拜拜」，惋惜的客戶端已經走了，永遠不會給你響應。

因爲存在這種問題，TCP協議要求客戶端在離開以前先等待一會會，這個等待的時間叫TIME_WAIT，這個TIME_WAIT還有另一個做用，若是客戶端說完「拜拜」以後還須要等待一段時間，若是不等待就會直接釋放端口。

在前面一次鏈接客戶端說完「拜拜」就走了，服務端不知道，不停的回覆「知道了」，這時候一個新的客戶端鏈接了，這新客戶端接收到了「知道了」這是否是就特別混亂了？

因此這TIME_WAIT就特別重要了，它能夠保證讓遲來的TCP報文段有足夠的時間被識別和丟棄。鏈接結束了，網絡中的延遲報文也應該被丟棄掉，以避免影響馬上創建的新鏈接。

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