Alamofire前奏之TCP三握四挥

建立TCP需要三次握手才能建立，而断开连接则需要四次挥手。

一、TCP三次握手🤝

TCP有6种标识：SYN（建立联机）、ACK（确认）、PSH（传送）、FIN（结束）、RST（重置）、URG（紧急）

上图所示即为TCP三次握手的请求示意图。

1、第1次握手

客户端向服务端发送连接请求报文。这时，报文首部中的同步序号SYN=1，同时随机生成初始序列号seq=x。此时，TCP客户端进程进入了SYN_SENT（同步已发送状态）状态。

TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。这是三次握手中的开始，表示客户端想和服务端建立连接。

2、第2次握手

服务端收到请求报文后，如果同意建立连接，则发出确认报文。确认报文中SYN=1、ACK=1，确认序号ack=x+1，同时也为服务端随机初始化一个序列号seq=y。此时，服务端进程进入了SYN_RCVD（同步收到）状态。

这个报文也不携带数据，并且也要消耗掉一个序号。这个报文带有SYN（建立连接）和ACK（确认）标识。表示服务端询问客户端是否准备好连接。

3、第3次握手

客户端收到服务器发送的确认后，还要给服务端发送确认报文。确认报文中ACK=1、ack=y+1。此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。

至此，客服端与服务端连接建立成功，可以互相通信了。

二、TCP数据的传输过程

在建立连接后，两台主机就可以相互传输数据了。如图所示： 网络图侵删

1、主机A初始seq为1200，滑动窗体为100，向主机B传递数据。

2、假设主机B在完全成功接收数据的基础上，主机B为了确认这数据是否接收完全，向主机A发送ACK包，并将Ack号设置为1301。

确认Ack号公式：Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1

3、主机A获得B传来的Ack（1301）后，开始发送Seq为1301，滑动窗体为100的数据。

如此循环。。。直到数据全部发送完成。但这只是数据完全发送正确的情况，假如某个数据包因为某种原因丢失了，那又该如何呢？如下图所示 网络图侵删

上图所示中，通过Seq=1301数据包向主机B传递100字节的数据，但中间发生了错误，导致主机B未收到。经过一段时间后，主机A仍未收到对于Seq 1301 的ACK确认，因此尝试数据重传。

为了完成数据重传，TCP套接字每次发送数据包时都会启动定时器，如果在一定时间内没有收到目标机器传回的ACK确认包，那么当定时器超时时，数据包就会被重传。

三、TCP四次挥手👋

网络图侵删

上图所示即为TCP四次挥手示意图。

1、第1次挥手

客户端发送一个FIN（结束），用来关闭客户端与服务端之间的连接。

客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部中FIN=1，其序列号seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1）。此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。

2、第2次挥手

服务端收到这个FIN，服务端发回一个ACK（确认）报文，ACK=1、ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v。此时，服务端进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。

服务端通知高层的应用进程，客户端向服务端的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接收。这个状态还要持续一段时间，这段时间就是CLOSE-WAIT状态持续的时间。

客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文。

3、第3次挥手

服务端发送一个FIN（结束）到客户端，服务端关闭客户端的连接。

服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1、ack=w+1。由于在半关闭状态，服务器很可能又发送数据，假定此时的序列号为seq=w。此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

4、第4次挥手

客户端发送ACK（确认）报文确认，并将确认的序号+1，关闭连接完成。

客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1、ack=w+1，自己的序列号seq=u+1。此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。

注意：此时TCP连接还没有释放，必须经过2MSL（最后报文段寿命）的时间后，没有收到服务器端的ACK，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入CLOSED状态。

服务端在收到ACK确认报文后，就立即进入CLOSED状态。

四、关于三握四挥的思考

1、为什么要三次握手？而不是两次握手？

假如客户端发送了第一个连接的请求报文，但是由于网络不好，这个请求没有立即到达服务端，而是在某个网络节点中滞留了，直到某个时间才到达服务端。

本来这已经是一个失效的报文，但是服务端接收到这个请求报文后，还是会向客户端发出确认的报文，表示同意连接。

假如不采用三次握手，那么只要服务端发出确认，新的连接就建立了，但其实这个请求失效的，客户端并不会再向服务端发送确认信息。但是服务端认为连接已经建立，会一直等待客户端发送数据。这样，服务端的很多资源就白白浪费了，采用三次握手就是为了防止这种情况的发生。服务端会因为收不到客户端的确认报文，就知道客户端并没有建立连接。

为了保证有效连接的建立，这就是三次握手的作用。

2、为什么要四次挥手？

当关闭连接时，当收到客户端的FIN报文时，仅表示对方没有数据发送了，但是并不代表服务端自身的所有数据都传输完成了，所以不一定会马上关闭连接。只有当服务端的数据发送完毕后，服务端再次发送FIN报文给客户端，来通知客户端同意关闭连接。

所以服务端在收到客户端的FIN报文后，会发送一个ACK报文，表示确认收到关闭连接报文了，直到服务端报文数据传输完毕后，再发送FIN报文给客户端表示服务端同意关闭了。因此会有四次挥手。