TCP机制之连接管理(三次握手和四次挥手详解)

TCP的连接管理机制描述了连接如何创建以及如何断开!

建立连接(三次握手)

三次握手的过程

所谓建立连接就是通信双方各自要记录对方的信息,彼此之间要相互认同;这里以A B双方确立男女朋友关系为例:

从图中可以看出,通信双方各自向对方发起一个"建立连接"的请求,同时,再各自向对方回应一个ack,总共进行了四次通信交互(把每一次通信形象的比喻成一次握手),那为什么叫做三次握手呢?是因为其中第二次和第三次可以合并,合并之后的情况如图所示:

注意:

1,为什么是三次握手,而不是四次,中间两次可不可以不合并?

答:中间两次不可以不合并,四次比三次多一次通信的过程,每一次通信就会在网络上多一次封装分用的过程,开销更大成本更大.

2,三次握手可不可以简化成两次握手?

答:不能,因为两次的话必定会有一方不能建立对对方的连接.

三次握手的状态转换

在面试中,面试官可能让你动手画一下三次握手的一个简化过程,所以掌握三次握手的状态转换也是十分重要的,如图所示:

• 建立连接之前,服务器端(被动建立连接的一方)处于LISTEN状态,表明此时客户端(主要建立连接的一方)可以发起建立连接的请求
• 当客户端接收到服务器返回的ACK以及建立连接请求的SYN时,客户端就会处于一个ESTABLISHED状态
• 当服务器接收到客户端返回的ACK时,服务器也会处于ESTABLISHED状态

三次握手的意义

1. 让通信双方各自建立对对方的"认同"
2. 验证通信双放方各自的发送能力和接收能力是否OK
3. 在握手的过程中,双方协商一些重要的参数(TCP通信过程中,有些数据,通信双方要相互同步,此时就需要有这样的交互过程,恰好可以利用三次握手的机会,来完成数据的同步)

断开连接(四次挥手)

四次挥手的过程

所谓断开连接就会通信双方各自向对方发起一个断开连接的请求,再各自给对方一个回应,"挥手"和"握手"一样都是形象的叫法,都是客户端和服务器之间的交互;这里以男女朋友分手为例:

断开连接中间的两次通信过程不能合并!

注意:

为什么断开连接中中间两次通信不能合并?

答:因为在断开连接中的第一次通信返回的ACK是由内核控制的比较快,但是第二次通信是B向A发起断开连接的请求,不是由内核控制,而是应用程序调用socket的close方法(或者进程退出)才会触发,两者间隔时间比较长,一般不能合并(三次握手中中间两次通信过程都是由内核控制,间隔时间比较短,所以可以合并).

四次挥手的状态转换

• CLOSED_WAIT(等待关闭状态)出现在被动发起断开连接的一方,等待调用close方法关闭socket
• TIME_WAIT出现在主动发起断开连接的一方(上图假设的是客户端主动断开连接),当客户端进入TIME_WAIT状态的时候,相当于四次挥手已经完了
• 客户端的TIME_WAIT状态要保持当前的TCP连接状态不要立即释放(原因:如果服务器没有收到客户端的ACK,服务器会认为是自己的FIN丢包了,就会重传,既然服务器要重传FIN,那么客户端需要能够针对这个重传的FIN进行ACK响应,如果刚才彻底把连接释放了,这样ACK就无法进行了)

所以更加详细记录四次挥手的图如下图所示:

TIME_WAIT具体保持多长时间才真正释放呢?一般约定的时间是2MLS,如果客户端经历了2MLS这个时间还没有收到重传的FIN,就认为这个ACK正常到达服务器了.