前言

        前面我说到了，UDP通信的实现，但我们经常说UDP通信不可靠，是因为他只会接收和发送，并不会去验证对方收到没有，那么我们说TCP通信可靠，就是因为他会进行验证接收端是否能够接收和发送，并且只有在验证通过的情况下才会发送数据，并且会通过一些操作来保证数据发送的完整性。本小节主要介绍TCP通信过程中如何通过三次握手和四次挥手来保证数据的传输。

一、三次握手

         TCP（Transmission Control Protocol）通信中，三次握手是指在客户端和服务器之间建立可靠连接时的三步过程。这一过程的目的是确保双方都能够准备好进行数据传输，并且能确认彼此的接收和发送能力。视频链接：屏幕录制 2024-09-10 221512-CSDN直播

TCP三次握手的详细过程

1. 第一次握手：客户端发送SYN包

   • 客户端向服务器发送一个SYN（Synchronize）标志位为1的TCP报文段，表示客户端想要发起连接，并请求同步序列号（Sequence Number）。
   • 在这个阶段，客户端会生成一个初始序列号（ISN，Initial Sequence Number），并将这个序列号放入报文中。
   • 报文格式：SYN = 1, SEQ = x（x 是客户端的初始序列号）

2. 第二次握手：服务器回复SYN-ACK包

   • 服务器收到客户端的SYN报文后，理解到客户端想建立连接。于是，服务器也生成一个自己的初始序列号，并发送一个SYN-ACK（Acknowledgment）报文段回给客户端，表示接收到客户端的连接请求。
   • 在这个SYN-ACK报文中：
     • SYN = 1：表示服务器同意建立连接。
     • ACK = 1：表示确认客户端发出的SYN。
     • ACK序列号：x + 1，表示确认客户端的序列号x。
     • 服务器同时也会发送自己的序列号y。
   • 报文格式：SYN = 1, ACK = 1, SEQ = y, ACK = x + 1

3. 第三次握手：客户端发送ACK包

   • 客户端收到服务器的SYN-ACK报文后，确认服务器收到了自己的连接请求，接着客户端发送一个确认报文段（ACK = 1）给服务器，确认服务器的SYN和ACK。
   • 在这个ACK报文中：
     • ACK = 1，表示确认服务器的序列号。
     • ACK序列号：y + 1，表示确认服务器的序列号y。
   • 报文格式：ACK = 1, SEQ = x + 1, ACK = y + 1

此时，双方都已经完成了三次握手，客户端和服务器之间的TCP连接已经建立，接下来可以开始数据传输。

 

我们可以这样理解：

客户端需要知道：客户端自己的接收和发送能力；服务器的接收和发送能力；

服务器需要知道：客户端的接收和发送能力；服务器自己的接收和发送能力；

        第一次握手：客户端发送请求，服务器接收请求，这时，服务器知道自己有接收能力；其余能力没有。

        第二次握手：服务器发送信号告诉客户端，自己知道了客户端的连接请求，等到信号传递到客户端之后，这时，客户端知道服务器有接收能力，发送能力；客户端也知道了自己有发送能力，和接收能力，但是服务器不知道客户端有没有接收能力。

        第三次握手：客户端发送信号给服务器表示自己知道了服务器有发送和接收能力，等到服务器接收到信号以后，服务器知道了客户端收到了第二次握手发送的数据，这时，服务器知道客户端有接收能力；

        到此：客户端知道自己有的接收和发送能力；服务器也知道的自己有接收和发送能力；

二、四次挥手

         四次挥手是指在TCP（Transmission Control Protocol）通信中，客户端与服务器之间关闭连接的过程。与三次握手类似，四次挥手也是为了确保双方能够有序地终止连接。由于TCP是全双工通信协议，即通信双方都可以同时发送和接收数据，因此关闭连接时需要双方都同意停止发送和接收数据，整个过程需要四个步骤，称为“四次挥手”。

四次挥手的详细过程

1. 第一次挥手：客户端发送FIN包

   • 当客户端想要结束数据传输时，它会发送一个**FIN（Finish）**标志位为1的报文，告诉服务器它已经不再发送数据了，但仍然可以接收来自服务器的数据。
   • 这时，客户端进入FIN_WAIT_1状态，等待服务器的响应。
   • 报文格式：FIN = 1, SEQ = x（x为当前的序列号）

2. 第二次挥手：服务器回复ACK包

   • 服务器收到客户端的FIN报文后，回复一个ACK（Acknowledgment）报文，表示它收到了客户端的请求，但此时服务器可能仍然有数据要发送，因此不会立即关闭连接。
   • 服务器发送的ACK报文中的确认号为x + 1，表示确认客户端的序列号x。
   • 此时，客户端进入FIN_WAIT_2状态，继续等待服务器的FIN报文，而服务器进入CLOSE_WAIT状态，准备关闭连接。
   • 报文格式：ACK = 1, SEQ = y, ACK = x + 1

3. 第三次挥手：服务器发送FIN包

   • 当服务器处理完剩余的数据并准备好关闭连接时，它会发送一个FIN报文，通知客户端它也准备结束通信，不再发送数据了。
   • 服务器此时进入LAST_ACK状态，等待客户端的最后确认。
   • 报文格式：FIN = 1, SEQ = y（y为服务器当前的序列号）

4. 第四次挥手：客户端回复ACK包

   • 客户端收到服务器的FIN报文后，回复一个ACK报文，确认服务器已经关闭连接。
   • 发送完ACK报文后，客户端进入TIME_WAIT状态，等待一定的时间（通常为2个最大段寿命时间，2MSL，Maximum Segment Lifetime），以确保服务器收到这个ACK报文后不会重发FIN报文。如果在此期间没有收到任何新数据包，客户端才正式关闭连接，进入CLOSED状态。
   • 服务器收到客户端的ACK报文后，也进入CLOSED状态，连接彻底关闭。
   • 报文格式：ACK = 1, SEQ = x + 1, ACK = y + 1