詳解TCP鏈接的「三次握手」與「四次揮手」(下)

上文連接：

詳解TCP鏈接的「三次握手」與「四次揮手」(上)

4、TCP的四次揮手（Four-Way Wavehand）

0.前言

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對於"三次握手"咱們耳熟能詳，由於其相對的簡單。可是，咱們卻不常聽見「四次揮手」，就算聽過也未必能詳細地說明白它的具體過程。下面就爲你們詳盡，直觀，完整地介紹「四次揮手」的過程。

1.「四次揮手」的詳解

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所謂的四次揮手即TCP鏈接的釋放(解除)。鏈接的釋放必須是一方主動釋放，另外一方被動釋放。如下爲客戶端主動發起釋放鏈接的圖解：

揮手以前主動釋放鏈接的客戶端結束ESTABLISHED階段。隨後開始「四次揮手」：

（1）首先客戶端想要釋放鏈接，向服務器端發送一段TCP報文，其中：

標記位爲FIN，表示「請求釋放鏈接「；

序號爲Seq=U；

隨後客戶端進入FIN-WAIT-1階段，即半關閉階段。而且中止在客戶端到服務器端方向上發送數據，可是客戶端仍然能接收從服務器端傳輸過來的數據。

注意：這裏不發送的是正常鏈接時傳輸的數據(非確認報文)，而不是一切數據，因此客戶端仍然能發送ACK確認報文。

（2）服務器端接收到從客戶端發出的TCP報文以後，確認了客戶端想要釋放鏈接，隨後服務器端結束ESTABLISHED階段，進入CLOSE-WAIT階段（半關閉狀態）並返回一段TCP報文，其中：

標記位爲ACK，表示「接收到客戶端發送的釋放鏈接的請求」；

序號爲Seq=V；

確認號爲Ack=U+1，表示是在收到客戶端報文的基礎上，將其序號Seq值加1做爲本段報文確認號Ack的值；

隨後服務器端開始準備釋放服務器端到客戶端方向上的鏈接。

客戶端收到從服務器端發出的TCP報文以後，確認了服務器收到了客戶端發出的釋放鏈接請求，隨後客戶端結束FIN-WAIT-1階段，進入FIN-WAIT-2階段

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前"兩次揮手"既讓服務器端知道了客戶端想要釋放鏈接，也讓客戶端知道了服務器端了解了本身想要釋放鏈接的請求。因而，能夠確認關閉客戶端到服務器端方向上的鏈接了

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（3）服務器端自從發出ACK確認報文以後，通過CLOSED-WAIT階段，作好了釋放服務器端到客戶端方向上的鏈接準備，再次向客戶端發出一段TCP報文，其中：

標記位爲FIN，ACK，表示「已經準備好釋放鏈接了」。注意：這裏的ACK並非確認收到服務器端報文的確認報文。

序號爲Seq=W；

確認號爲Ack=U+1；表示是在收到客戶端報文的基礎上，將其序號Seq值加1做爲本段報文確認號Ack的值。

隨後服務器端結束CLOSE-WAIT階段，進入LAST-ACK階段。而且中止在服務器端到客戶端的方向上發送數據，可是服務器端仍然可以接收從客戶端傳輸過來的數據。

（4）客戶端收到從服務器端發出的TCP報文，確認了服務器端已作好釋放鏈接的準備，結束FIN-WAIT-2階段，進入TIME-WAIT階段，並向服務器端發送一段報文，其中：

標記位爲ACK，表示「接收到服務器準備好釋放鏈接的信號」。

序號爲Seq=U+1；表示是在收到了服務器端報文的基礎上，將其確認號Ack值做爲本段報文序號的值。

確認號爲Ack=W+1；表示是在收到了服務器端報文的基礎上，將其序號Seq值做爲本段報文確認號的值。

隨後客戶端開始在TIME-WAIT階段等待2MSL

爲何要客戶端要等待2MSL呢？見後文。

服務器端收到從客戶端發出的TCP報文以後結束LAST-ACK階段，進入CLOSED階段。由此正式確認關閉服務器端到客戶端方向上的鏈接。

客戶端等待完2MSL以後，結束TIME-WAIT階段，進入CLOSED階段，由此完成「四次揮手」。

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後「兩次揮手」既讓客戶端知道了服務器端準備好釋放鏈接了，也讓服務器端知道了客戶端了解了本身準備好釋放鏈接了。因而，能夠確認關閉服務器端到客戶端方向上的鏈接了，由此完成「四次揮手」。

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與「三次揮手」同樣，在客戶端與服務器端傳輸的TCP報文中，雙方的確認號Ack和序號Seq的值，都是在彼此Ack和Seq值的基礎上進行計算的，這樣作保證了TCP報文傳輸的連貫性，一旦出現某一方發出的TCP報文丟失，便沒法繼續"揮手"，以此確保了"四次揮手"的順利完成。

2.」四次揮手「的動態過程

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3.「四次揮手」的通俗理解

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舉個栗子：把客戶端比做男孩，服務器比做女孩。經過他們的分手來講明「四次揮手」過程。

• "第一次揮手"：日久見人心，男孩發現女孩變成了本身討厭的樣子，忍無可忍，因而決定分手，隨即寫了一封信告訴女孩。

• 「第二次揮手」：女孩收到信以後，知道了男孩要和本身分手，怒火中燒，心中暗罵：你算什麼東西，當初你可不是這個樣子的！因而立馬給男孩寫了一封回信：分手就分手，給我點時間，我要把你的東西整理好，所有還給你！

  男孩收到女孩的第一封信以後，明白了女孩知道本身要和她分手。隨後等待女孩把本身的東西收拾好。

• 「第三次揮手」：過了幾天，女孩把男孩送的東西都整理好了，因而再次寫信給男孩：你的東西我整理好了，快把它們拿走，今後你我恩斷義絕！

• 「第四次揮手」：男孩收到女孩第二封信以後，知道了女孩收拾好東西了，能夠正式分手了，因而再次寫信告訴女孩：我知道了，這就去拿回來！

這裏雙方都有各自的堅持。

• 女孩自發出第二封信開始，限定一天內收不到男孩回信，就會再發一封信催促男孩來取東西！
• 男孩自發出第二封信開始，限定兩天內沒有再次收到女孩的信就認爲，女孩收到了本身的第二封信；若兩天內再次收到女孩的來信，就認爲本身的第二封信女孩沒收到，須要再寫一封信，再等兩天.....

假若雙方信都能正常收到，最少只用四封信就能完全分手！這就是「四次揮手」。

4.爲何「握手」是三次，「揮手」卻要四次？

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TCP創建鏈接時之因此只須要"三次握手"，是由於在第二次"握手"過程當中，服務器端發送給客戶端的TCP報文是以SYN與ACK做爲標誌位的。SYN是請求鏈接標誌，表示服務器端贊成創建鏈接；ACK是確認報文，表示告訴客戶端，服務器端收到了它的請求報文。

即SYN創建鏈接報文與ACK確認接收報文是在同一次"握手"當中傳輸的，因此"三次握手"很少也很多，正好讓雙方明確彼此信息互通。

TCP釋放鏈接時之因此須要「四次揮手」,是由於FIN釋放鏈接報文與ACK確認接收報文是分別由第二次和第三次"揮手"傳輸的。爲什麼創建鏈接時一塊兒傳輸，釋放鏈接時卻要分開傳輸？

• 創建鏈接時，被動方服務器端結束CLOSED階段進入「握手」階段並不須要任何準備，能夠直接返回SYN和ACK報文，開始創建鏈接。
• 釋放鏈接時，被動方服務器，忽然收到主動方客戶端釋放鏈接的請求時並不能當即釋放鏈接，由於還有必要的數據須要處理，因此服務器先返回ACK確認收到報文，通過CLOSE-WAIT階段準備好釋放鏈接以後，才能返回FIN釋放鏈接報文。

因此是「三次握手」，「四次揮手」。

5.爲何客戶端在TIME-WAIT階段要等2MSL?

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爲的是確認服務器端是否收到客戶端發出的ACK確認報文

當客戶端發出最後的ACK確認報文時，並不能肯定服務器端可以收到該段報文。因此客戶端在發送完ACK確認報文以後，會設置一個時長爲2MSL的計時器。MSL指的是Maximum Segment Lifetime：一段TCP報文在傳輸過程當中的最大生命週期。2MSL便是服務器端發出爲FIN報文和客戶端發出的ACK確認報文所能保持有效的最大時長。

服務器端在1MSL內沒有收到客戶端發出的ACK確認報文，就會再次向客戶端發出FIN報文；

• 若是客戶端在2MSL內，再次收到了來自服務器端的FIN報文，說明服務器端因爲各類緣由沒有接收到客戶端發出的ACK確認報文。客戶端再次向服務器端發出ACK確認報文，計時器重置，從新開始2MSL的計時；
• 不然客戶端在2MSL內沒有再次收到來自服務器端的FIN報文，說明服務器端正常接收了ACK確認報文，客戶端能夠進入CLOSED階段，完成「四次揮手」。

因此，客戶端要經歷時長爲2SML的TIME-WAIT階段；這也是爲何客戶端比服務器端晚進入CLOSED階段的緣由

6.抓包驗證

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圖中顯示的就是完整的TCP鏈接釋放的」四次揮手」過程。在 80 -> 55389 中，假設80是本地(客戶端)端口，55389是服務器端口。80端口與55389之間的四次來回就是"四次揮手"過程。

• 」第一次揮手」客戶端發送的FIN請求釋放鏈接報文以[FIN，ACK]做爲標誌位，其中報文序號Seq=2445；確認號Ack=558；

注意：這裏與「第三次握手」的ACK並非表示確認的ACK報文。

• 」第二次揮手」服務器端返回的ACK確認報文以[ACK]做爲標誌位；其中報文序號Seq=558；確認號Ack=2246；

• 」第三次揮手」服務器端繼續返回的FIN贊成釋放鏈接報文以[FIN，ACK]做爲標誌位；其中報文序號Seq=558；確認號Ack=2246；

• 」第四次揮手」客戶端發出的ACK確認接收報文以[ACK]做爲標誌位；其中報文序號Seq=2446；確認號Ack=559；

後一次「揮手」傳輸報文中的序號Seq值等於前一次"握手"傳輸報文中的確認號Ack值；

後一次「揮手」傳輸報文中的確認號Ack值等於前一次"握手"傳輸報文中的序號Seq值；

故這是連續的「四次揮手」過程，與前面的分析相符。

參考資料：

TCP的三次握手與四次揮手理解及面試題（很全面）

深刻淺出圖解【計算機網絡】 之 【TCP可靠傳輸的實現: 三次握手+滑動窗口】

使用 WireShark 分析 TCP/IP 三次握手 和 四次揮手