面试必问！帮你一次搞定 TCP 三次握手！
关于 TCP（Transmission Control Protocol） 三次握手这个问题，基本上就是面试必问，是一个非常热门的问题。先当初我找实习的时候也被问到了，当那个时候只能大概说一下过程，一些标记位什么的还是不懂。
今天我们就大概讲一下，应付面试应该可以了。
标记位
我们这里先说要一下标记位和标记位的含义，这有助于后面理解整个握手的过程。
我们先来看一下 TCP 报文的格式吧。
TCP 报文
我们要讲 TCP 握手的过程，就要先了解图中红色框出来的几个信息，下面我们一一解释。
序列号（Sequence number）
占4个字节，用来标记数据段的顺序，TCP 把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号，第一个字节的编号由本地随机产生；给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号；序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。
我们这里也补充一点网络的知识吧，我们都知道 TCP 是属于传输层，要保障数据准确完整的传输，而在网络传输中，一般都是要分包的，因为如果不分包，要是数据丢失了，要重新传的代价太大了，我们分成一小段一小段进行传输，这样即使有一小段丢失了，我们就只要重新传这一小段就可以了，可以节省很多流量。
TCP 在传输数据的时候，会顺便把数据放到重发队列里面，然后启动计时器，如果后面接收到了这个包的确认信息，就把这个数据包从队列里面删除掉，如果计时器超时了都还没有收到确认信息，就重新发送这个数据包，因为数据可能丢失了，对面没有收到。另外因为有序列号的存在，在接受到全部数据之后就可以按照顺序重新组装起来了，保障了数据的准确性和完整性。
说人话，就是有点类似 ID 一般，给这次连接定一个序列号。后面传输数据就从这个序号开始。
后面我们就用 seq 来表示 序列号。
ACK （Acknowledgement）
占1位，仅当 ACK=1 时，确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效。
说人话，ACK 就是相当于一个开关，确认号 就相当于灯泡的颜色，无论你这个灯泡是什么颜色，如果开关不打开，就什么都看不到，也就是说无效。ACK=1 时，这个开关就打开了，ACK=0时，这个开关就是关闭了。这样是不是好理解多了。
ack（Acknowledge number）
刚才我们说了，确认号收 ACK 控制，只有 ACK=1 时，确认号才有效。
那问题又来了，这个确认号是干什么用的呢？
确认号就是用来确认的，比如就好像你微信发了一个文件给我，我回复你一句“收到”是同样的道理，就是用来跟对方确认已经收到了消息。
后面我们就用 ack 来表示 确认号。
SYN（synchronous）
这个信号也是很关键，SYN 的意思就是说请求同步，也就是请求连接的意思。
三次握手
说完了几个关键的标记信息，我们就开始来说 TCP 建立的三次握手。
- 主机A 向 主机B 发送一个信号，【SYN=1，ACK=0，seq=x】，这个信号的意思就是说“主机B，我想跟你建立连接”。主机A 就会进入 SYN-SENT 状态。
- 主机B 收到 主机A 的请求之后，就会做出判断，如果同意的话，就会回一个消息 【SYN=1，ACK=1，ack=x+1，seq=y】，意思是说，你的请求我收到了，我也想跟你建立连接。主机B 的状态由 LISTEN 进入 SYN-RCVD 状态。
- 主机A 收到 主机B 的响应后，如果要建立连接就会回一个消息 【SYN=0，ACK=1，ack=y+1，seq=x+1】，表示，我知道了，我要发送数据了。主机A 进入 ESTABLISHED 状态。
到此，TCP 通道就会建立了，后面就通过这个 TCP 通道传输数据了。为了方便大家理解，我从网上找了一个图。
三次握手
怎么样？听起来不会很复杂吧。
如果还不是很理解，我们就再场景化一下，想当年我实习面试的时候就是这么回答的，哈哈哈。
先模拟一个场景，A 要通过 微信 向 B 发一个文件。因为不知道对面有没有看微信，所以就要先问。
- 主机A 向 主机B 说，“嘿，我等一下要给你发个东西，你看到了没有？”。
- 主机B 看到之后，就回答说，“哦，好的，我知道了。你要发前先跟我说一声，我等着呢。“
- 主机A 看到了说，”OK，我这就发了“。
这样就不会那么抽象了吧，哈哈哈。可惜不会做图，不然就做两个图，以后再学学做图。
三次握手引申出的问题
为什么要三次握手，为什么不能是一次或者两次？
这个问题也是非常常见的问题。三次握手是确认双方都在线、都准备好发送和接受数据，而且连接性能最优的方式。
如果是一次握手根本就不可能，因为根本不可能确认对方在线，不断重发只会浪费性能。
如果是两次握手，那服务器收到客户端一个连接请求就会建立连接。但是如果服务器给客户端的响应丢失了，那客户端就根本不知道服务器接收到这个数据没有，就会一直等待，另一方面，服务器也在等客户端发送数据，现在两边就都在等待对方，那建立的这条 TCP 通道就白白浪费了。
同样的，如果客户端一开始发送的连接请求由于网络延迟的问题，一直没有到服务器，客户端就会废弃第一次的请求，重新发送一个新的连接请求，服务器接收到之后就会建立连接。这样看似没什么问题，但要是第一次后面又到达服务器了呢？由于只要两次握手，服务器接收到第一次请求之后，回一个消息就可以建立 TCP 连接了，但是客户端判定第一次的请求已经废弃了，也不会跟服务器建立 TCP 连接，也更不会发数据了，服务器就也白白浪费了这个 TCP 连接。
如果在第三次握手的时候，数据丢失、服务器没有收到怎么办？
如果在第三次握手的时候，数据丢失，服务器没有收到，但客户端认为 TCP 连接已经建立了，开始发数据会有问题吗？
有问题，这个时候客户端就会收到服务器的 RST 应答，客户端就知道出现问题了，需要重新连接。
三次握手的核心
其实三次握手的主要核心就是确认通信双方都在线能够，而且不会出现互相等待的情况。
如果只有一次握手，根本不能确认对方在线。
如果是两次握手，在理想情况下是能够确立的，但是如果网络出现问题，就会导致死锁的情况。浪费性能。
四次握手
既然三次握手都讲完了，我们就加个餐，说一下四次握手吧。
四次握手是用来断开 TCP 连接的。
为什么建立连接的时候只要三次，断开却要四次？
我们同样先来讲一下用到的一个关键标记信息。
FIN（Finish）
FIN标记位
FIN 标记位，表示数据发送完毕（Finish），也就是请求断开连接。
断开连接 -- 四次握手
其实跟建立连接时的三次握手不同，主要因为，这个时候连接已经建立了，有一方主动请求断开连接，但是被动方可能还有一些数据正在发送，或者还有些数据没发送，不能马上中断，要等这部分数据发送完。
下面说一下四次握手的过程吧。
- 主机A 向 主机B 发送一个关闭连接请求。【FIN=1，seq=u】,状态由 ESTABLISHED 进入 FIN-WAIT-1 。
- 主机B 接收到关闭请求，会响应 【ACK=1，seq=v，ack=u+1】，告诉 主机A，你的请求是收到了，但是等一下，我还有东西没发完。状态由 ESTABLISHED 进入 CLOSE-WAIT 。主机A 收到之后，就会进入 FIN-WAIT-2 状态。
- 主机B 等发送完剩余的数据之后，发送 【FIN=1，ACK=1，ack=u+1，seq=w】，然后就进入 LAST-ACK 状态。这里 seq 为什么是变了呢？因为刚才把剩余的数据发送出去了，seq 增加了。
- 主机A 接受到消息之后，回复 【ACK=1，seq=u+1，ack=w+1】，然后就进入 TIME-WAIT 状态。等待 两倍最长报文寿命（2MSL）的时间之后，就进入 CLOSE 状态。主机B 接受到之后，就也进入 CLOSE 状态。
我也在网上找了一个图，方便大家理解。
四次握手
整个流程大概就是这样了，如果觉得还不错，麻烦点个赞再走吧。
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