前言
TCP三次握手和四次揮手是面試題的熱門考點，它們分別對應TCP的連接和釋放程序
1.TCP通信包含那幾步？
TCP通信程序包括三個步驟：建立TCP連接通道，傳輸資料，斷開TCP連接通道
上圖主要包括三部分：*建立連接、傳輸資料、斷開連接，*
- 建立TCP連接很簡單，通過三次握手便可建立連接，
- 建立好連接后，開始傳輸資料，TCP資料傳輸牽涉到的概念很多：超時重傳、快速重傳、流量控制、擁塞控制等等，
- 斷開連接的程序也很簡單，通過四次握手完成斷開連接的程序
2.三次握手建立連接
第一次握手： 客戶端發送syn包(seq=x)到服務器，并進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認;
第二次握手： 服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN(ack=x+1)，同時自己也發送一個SYN包(seq=y)，即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態;
第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=y+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，
握手程序中傳送的包里不包含資料，三次握手完畢后，客戶端與服務器才正式開始傳送資料，理想狀態下，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前，TCP 連接都將被一直保持下去，
3.傳輸資料程序
- 超時重傳 超時重傳機制用來保證TCP傳輸的可靠性，每次發送資料包時，發送的資料報都有seq號，接收端收到資料后，會回復ack進行確認，表示某一seq 號資料已經收到，發送方在發送了某個seq包后，等待一段時間，如果沒有收到對應的ack回復，就會認為報文丟失，會重傳這個資料包，
- 快速重傳 接受資料一方發現有資料包丟掉了，就會發送ack報文告訴發送端重傳丟失的報文，如果發送端連續收到標號相同的ack包，則會觸發客戶端的快速重 傳，比較超時重傳和快速重傳，可以發現超時重傳是發送端在傻等超時，然后觸發重傳;而快速重傳則是接收端主動告訴發送端資料沒收到，然后觸發發送端重傳，
- 流量控制 這里主要說TCP滑動窗流量控制，TCP頭里有一個欄位叫Window，又叫Advertised-Window，這個欄位是接收端告訴發送端自己 還有多少緩沖區可以接收資料，于是發送端就可以根據這個接收端的處理能力來發送資料，而不會導致接收端處理不過來，滑動窗可以是提高TCP傳輸效率的一種機制，
- 擁塞控制 滑動窗用來做流量控制，流量控制只關注發送端和接受端自身的狀況，而沒有考慮整個網路的通信情況，擁塞控制，則是基于整個網路來考慮的，
4.四次揮手斷開連接
第一次揮手： 主動關閉方發送一個FIN，用來關閉主動方到被動關閉方的資料傳送，也就是主動關閉方告訴被動關閉方：我已經不會再給你發資料了(當然，在fin包之前發送出去的資料，如果沒有收到對應的ack確認報文，主動關閉方依然會重發這些資料)，但此時主動關閉方還可以接受資料，
第二次揮手：被動關閉方收到FIN包后，發送一個ACK給對方，確認序號為收到序號+1(與SYN相同，一個FIN占用一個序號)，
第三次揮手： 被動關閉方發送一個FIN，用來關閉被動關閉方到主動關閉方的資料傳送，也就是告訴主動關閉方，我的資料也發送完了，不會再給你發資料了，
第四次揮手： 主動關閉方收到FIN后，發送一個ACK給被動關閉方，確認序號為收到序號+1，至此，完成四次揮手，
5.常見面試問題
【問題1】為什么連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次揮手？
答：因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文后，可以直接發送SYN+ACK報文，其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的，但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能并不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，“你發的FIN報文我收到了”，只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送，故需要四步握手，
【問題2】為什么TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能回傳到CLOSE狀態？
答：雖然按道理，四個報文都發送完畢，我們可以直接進入CLOSE狀態了，但是我們必須假象網路是不可靠的，有可以最后一個ACK丟失，所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文，在Client發送出最后的ACK回復，但該ACK可能丟失，Server如果沒有收到ACK，將不斷重復發送FIN片段，所以Client不能立即關閉，它必須確認Server接收到了該ACK，Client會在發送出ACK之后進入到TIME_WAIT狀態，Client會設定一個計時器，等待2MSL的時間，如果在該時間內再次收到FIN，那么Client會重發ACK并再次等待2MSL，所謂的2MSL是兩倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)，MSL指一個片段在網路中最大的存活時間，2MSL就是一個發送和一個回復所需的最大時間，如果直到2MSL，Client都沒有再次收到FIN，那么Client推斷ACK已經被成功接收，則結束TCP連接，
【問題3】為什么不能用兩次握手進行連接？
答：3次握手完成兩個重要的功能，既要雙方做好發送資料的準備作業(雙方都知道彼此已準備好)，也要允許雙方就初始序列號進行協商，這個序列號在握手程序中被發送和確認，
現在把三次握手改成僅需要兩次握手，死鎖是可能發生的，作為例子，考慮計算機S和C之間的通信，假定C給S發送一個連接請求分組，S收到了這個分組，并發 送了確認應答分組，按照兩次握手的協定，S認為連接已經成功地建立了，可以開始發送資料分組，可是，C在S的應答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道S 是否已準備好，不知道S建立什么樣的序列號，C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組，在這種情況下，C認為連接還未建立成功，將忽略S發來的任何資料分 組，只等待連接確認應答分組，而S在發出的分組超時后，重復發送同樣的分組，這樣就形成了死鎖，
【問題4】如果已經建立了連接，但是客戶端突然出現故障了怎么辦？
答：TCP還設有一個保活計時器，顯然，客戶端如果出現故障，服務器不能一直等下去，白白浪費資源，服務器每收到一次客戶端的請求后都會重新復位這個計時器，時間通常是設定為2小時，若兩小時還沒有收到客戶端的任何資料，服務器就會發送一個探測報文段，以后每隔75分鐘發送一次，若一連發送10個探測報文仍然沒反應，服務器就認為客戶端出了故障，接著就關閉連接，
總結
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