TCP為什麼需要3次握手與4次揮手

2021-07-16 02:40:38 字數 2856 閱讀 9021

為什麼需要「三次握手」

在謝希仁著《計算機網路》第四版中講「三次握手」的目的是「為了防止已失效的連線請求報文段突然又傳送到了服務端,因而產生錯誤」。在另一部經典的《計算機網路》一書中講「三次握手」的目的是為了解決「網路中存在延遲的重複分組」的問題。這兩種不用的表述其實闡明的是同乙個問題。

謝希仁版《計算機網路》中的例子是這樣的,「已失效的連線請求報文段」的產生在這樣一種情況下:client發出的第乙個連線請求報文段並沒有丟失,而是在某個網路結點長時間的滯留了,以致延誤到連線釋放以後的某個時間才到達server。本來這是乙個早已失效的報文段。但server收到此失效的連線請求報文段後,就誤認為是client再次發出的乙個新的連線請求。於是就向client發出確認報文段,同意建立連線。假設不採用「三次握手」,那麼只要server發出確認,新的連線就建立了。

由於現在client並沒有發出建立連線的請求,因此不會理睬server的確認,也不會向server傳送資料。但server卻以為新的運輸連線已經建立,並一直等待client發來資料。這樣,server的很多資源就白白浪費掉了。採用「三次握手」的辦法可以防止上述現象發生。例如剛才那種情況,client不會向server的確認發出確認。server由於收不到確認,就知道client並沒有要求建立連線。」。主要目的防止server端一直等待,浪費資源。

為什麼需要「四次揮手」

那可能有人會有疑問,在tcp連線握手時為何ack是和syn一起傳送,這裡ack卻沒有和fin一起傳送呢。原因是因為tcp是全雙工模式接收到fin時意味將沒有資料再發來,但是還是可以繼續傳送資料。

握手,揮手過程中各狀態介紹:

3次握手過程狀態:listen: 這個也是非常容易理解的乙個狀態,表示伺服器端的某個socket處於監聽狀態,可以接受連線了。 

syn_sent: 當客戶端socket執行connect連線時,它首先傳送syn報文,因此也隨即它會進入到了syn_sent狀態,並等待服務端的傳送三次握手中的第2個報文。syn_sent狀態表示客戶端已傳送syn報文。(傳送端)

syn_rcvd: 這個狀態與syn_sent遙想呼應這個狀態表示接受到了syn報文,在正常情況下,這個狀態是伺服器端的socket在建立tcp連線時的三次握手會話過程中的乙個中間狀態,很短暫,基本上用netstat你是很難看到這種狀態的,除非你特意寫了乙個客戶端測試程式,故意將三次tcp握手過程中最後乙個 ack報文不予傳送。因此這種狀態時,當收到客戶端的ack報文後,它會進入到established狀態。(伺服器端)

established:這個容易理解了,表示連線已經建立了。

4次揮手過程狀態:(可參考下圖)

fin_wait_1: 這個狀態要好好解釋一下,其實fin_wait_1和fin_wait_2狀態的真正含義都是表示等待對方的fin報文。而這兩種狀態的區別是:fin_wait_1狀態實際上是當socket在established狀態時,它想主動關閉連線,向對方傳送了fin報文,此時該socket即進入到fin_wait_1狀態。而當對方回應ack報文後,則進入到fin_wait_2狀態,當然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下,都應該馬上回應ack報文,所以fin_wait_1狀態一般是比較難見到的,而fin_wait_2狀態還有時常常可以用netstat看到。(主動方)

fin_wait_2:上面已經詳細解釋了這種狀態,實際上fin_wait_2狀態下的socket,表示半連線,也即有一方要求close連線,但另外還告訴對方,我暫時還有點資料需要傳送給你(ack資訊),稍後再關閉連線。(主動方)

time_wait:表示收到了對方的fin報文,並傳送出了ack報文,就等2msl後即可回到closed可用狀態了。如果fin_wait_1狀態下,收到了對方同時帶fin標誌和ack標誌的報文時,可以直接進入到time_wait狀態,而無須經過fin_wait_2狀態。(主動方)

closing(比較少見): 這種狀態比較特殊,實際情況中應該是很少見,屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下,當你傳送fin報文後,按理來說是應該先收到(或同時收到)對方的 ack報文,再收到對方的fin報文。但是closing狀態表示你傳送fin報文後,並沒有收到對方的ack報文,反而卻也收到了對方的fin報文。什麼情況下會出現此種情況呢?其實細想一下,也不難得出結論:那就是如果雙方幾乎在同時close乙個socket的話,那麼就出現了雙方同時傳送fin報文的情況,也即會出現closing狀態,表示雙方都正在關閉socket連線

。close_wait: 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢?當對方close乙個socket後傳送fin報文給自己,你系統毫無疑問地會回應乙個ack報文給對方,此時則進入到close_wait狀態。接下來呢,實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有資料傳送給對方,如果沒有的話,那麼你也就可以 close這個socket,傳送fin報文給對方,也即關閉連線。所以你在close_wait狀態下,需要完成的事情是等待你去關閉連線。(被動方)

last_ack: 這個狀態還是比較容易好理解的,它是被動關閉一方在傳送fin報文後,最後等待對方的ack報文。當收到ack報文後,也即可以進入到closed可用狀態了。(被動方)

closed: 表示連線中斷。

tcp的具體狀態圖可參考:

TCP為什麼需要3次握手與4次揮手

為什麼需要 三次握手 在謝希仁著 計算機網路 第四版中講 三次握手 的目的是 為了防止已失效的連線請求報文段突然又傳送到了服務端,因而產生錯誤 在另一部經典的 計算機網路 一書中講 三次握手 的目的是為了解決 網路中存在延遲的重複分組 的問題。這兩種不用的表述其實闡明的是同乙個問題。謝希仁版 計算機...

TCP為什麼需要3次握手與4次揮手

本文 為什麼需要 三次握手 在謝希仁著 計算機網路 第四版中講 三次握手 的目的是 為了防止已失效的連線請求報文段突然又傳送到了服務端,因而產生錯誤 在另一部經典的 計算機網路 一書中講 三次握手 的目的是為了解決 網路中存在延遲的重複分組 的問題。這兩種不用的表述其實闡明的是同乙個問題。謝希仁版 ...

TCP為什麼需要3次握手與4次揮手

為什麼需要 三次握手 在謝希仁著 計算機網路 第四版中講 三次握手 的目的是 為了防止已失效的連線請求報文段突然又傳送到了服務端,因而產生錯誤 在另一部經典的 計算機網路 一書中講 三次握手 的目的是為了解決 網路中存在延遲的重複分組 的問題。這兩種不用的表述其實闡明的是同乙個問題。謝希仁版 計算機...