TCP三次握手和四次揮手的問題在面試中是最為常見的考點之一。很多讀者都知道三次和四次，但是如果問深入一點，他們往往都無法作出準確回答。
三次握手如何建立連接？
三次握手建立鏈接
從圖中可以清楚的看到，三次握手的過程，我 在在把過程清楚的解釋一遍，順便說下每個過程容易被問到的知識點。
採用C/S模式解釋，假設C端發起傳輸請求。
在發送建立鏈接請求之前，C端是保持CLOSED狀態，S端最開始也是處於CLOSED狀態，當執行listen函數套接字進入被動監聽狀態。
所謂被動監聽，是指當沒有客戶端請求時，套接字處於“睡眠”狀態，只有當接收到客戶端請求時，套接字才會被“喚醒”來響應請求。
第一次：C端發送SYN=1的請求報文，此時C端進入SYN SENT狀態，等待服務器確認。
此時如果報文丟失發送不到對端會如何？
C端發送報文之後會啟動一個定時器，在超時之後未收到S端的確認，會再次發送SYN請求，每次嘗試的時間會是第一次的二倍，如果總的總嘗試時間為75秒，此次建立鏈接失敗。
第二次：S端收到C端發送的SYN報文(建立鏈接請求)後，S端必須返回確認號並且同時發送一條SYN報文，此時進入SYN RCVD狀態。
為啥要連帶發送SYN報文？
TCP是全雙工通信，協議規定當收到建立鏈接請求後必須返回序列號，同時建立本端到對端的通信鏈接。這也叫做捎帶應答機制。
如果第二次報文丟失怎麼辦？
在發送完ACK+SYN報文後會啟動一個定時器，超時沒有收到ACK確認，會再次發送，會進行多次重試。超時時間依舊每次翻倍，重試次數可設置。
修改 /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries 的值
第三次：C端收到S端發的ACK+SYN報文，需要返回一個應答ACK的報文，此時該連接會進入半連接狀態的隊列，當S端收到ACK後，一條完整的全雙工TCP鏈接建立完成，雙方進入ESTABLISHED狀態。
這裡有個常用攻擊手段，攻擊者偽造一個SYN請求發送給服務端，服務端響應之後，會收不到C端的ACK確認，服務端會不斷的重試，默認會重試五次。
此時服務端會維持這個鏈接的所有資源，如果有大量這樣的請求，服務端的資源會被耗完。
這就是DOS攻擊。
如果第三次報文丟失怎麼辦？
S端在發出ACK+SYN報文後會啟動一個定時器，在超時觸發還沒收到ACK就確認是丟失了，會重試一次發送。
這裡面的每個狀態都必須搞明白，面試官也超級愛問上面的狀態轉移。
龍叔還遇到過一個面試官問我用過socket編程麼？問我用過哪些socket函數？
C端socket編程代碼
//C端
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc, char **argv){
//定義IPV4的TCP連接的套接字描述符
int sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
//定義sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
servaddr.sin_port = htons(PORT);
//連接服務器，成功返回0，錯誤返回-1
int ret = connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
//客戶端將控制檯輸入的信息發送給服務器端，服務器原樣返回信息,阻塞
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
ret=send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); ///發送
recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0); ///接收
fputs(recvbuf, stdout);
}
close(sock_cli); // 關閉連接
return 0;
}
複製代碼
S端socket編程代碼
int main(int argc, char **argv){
//定義IPV4的TCP連接的套接字描述符
int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
//定義sockaddr_in
struct sockaddr_in server_sockaddr;
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
//bind成功返回0，出錯返回-1
if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
//listen成功返回0，出錯返回-1，允許同時監聽的連接數為QUEUE_SIZE
if(listen(server_sockfd,QUEUE_SIZE) == -1)
for(;;)
{
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);
//進程阻塞在accept上，成功返回非負描述字，出錯返回-1
int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr,&length);
//處理數據部分
...
}
close(server_sockfd);
return 0;
}
複製代碼
為什麼需要三次握手建立鏈接，2次可以麼，4次行不行？
這問題問的，面試官是咋了？在這明知故問的，整些有的沒的。肯定是不行啊，RFC 標準就是這樣寫的啊。
可不敢這樣回答啊，標準是說的三次握手建立鏈接，可沒說四次不行啊。要是這樣答，妥妥的會收到，同學我們今天的面試到此基本結束了，你回家等消息...
龍叔來說說這個問題，為什麼不能兩次？
如果第二次不發送SYN+ACK，只是發送確認應答消息ACK，會造成只能建立單向通信，而且不能應答。而TCP是全雙工通信的，而且必須保證可靠性。
如果第二發送SYN+ACK，不用應答。此時會出現三種情況
一、二次握手失敗，C端會重複發送SYN報文，等待對端發送確認報文，S端會保存tcp連接的所有資源，大量的這種情況會導致S資源耗盡。
二、二次握手成功，S收不到ACK會重複發送SYN+ACK報文。
三、二次握手完以後，雙方以為連接建立成功，即可開始通信。假如此時連接並沒有真的建立成功，S端開始發送消息，會造成網絡擁堵發生。
為什麼不能是四次？
四次其實原則上來說是可以的，就是把第二次的ACK和SYN分兩次發送。在理論上是完全可以行得通的，但是TCP本著節約網絡網絡資源的前提。
還有一種是不拆開二次握手的捎帶應答，三次握手之後C端繼續發送SYN報文，其時這是徒勞的。第三次完成以後鏈接已經建立，後面無論多少次都是徒勞。
如果雙方同時建立連接，會發生什麼情況？
TCP同時建立鏈接
這就是雙方同時建立鏈接的情況，情況還不錯，反正能建立成功，這點是肯定的。但是要注意兩點
第一、此時只會建立一條全雙工的TCP鏈接，不是兩條。
第二、雙方沒有CS之分，兩端都是同時承擔兩個角色，客戶端和服務器。
四次揮手斷開鏈接
先整個圖看下四次揮手的整個過程和狀態轉移。狀態轉移會考看仔細點。
依舊採用C/S模式解釋此過程。
第一次：當C端的應用程序結束數據傳輸是，會向S端發送一個帶有FIN附加標記的報文段（FIN表示英文finish），此時C端進入FIN_WAIT1狀態，C端不能在發送數據到S端。
第二次：S端收到FIN報文會響應一個ACK報文，S端進入CLOSE_WAIT狀態。進入此狀態後S端把剩餘未發送的數據發送到C端，C端收到S端的ACK之後，進入FIN_WAIT2狀態。
同時繼續接受S端傳輸的其他數據包。
第三次：S端處理完自己待發送的數據之後，也會發送FIN斷開鏈接的請求，S端進入LAST_ACK狀態。
第四次：C端收到S端的斷開鏈接請求後會啟動一個定時器，該定時器時長是2MSL(最大段報文生存時間)，同時發送最後一次ACK報文。
為什麼要四次揮手？
TCP是全雙工的通信機制，每個方向必須單獨進行關閉。
TCP傳輸連接關閉的原則如下：
當一端完成它的數據發送任務後就可以發送一個FIN字段置1的數據段來終止這個方向的數據發送；當另一端收到這個FIN數據段後，必須通知它的應用層 對端已經終止了那個方向的數據傳送。
為什麼不能用三次握手中捎帶應答機制減少一次握手？
這點到是很迷惑人，但是掌握了TCP傳輸的一些細節就會發現並不難。
TCP是全雙工通信的，S收到斷開鏈接請求後只是表示C端不會傳輸數據到S端了，但是並不表示S端不傳輸數據到C端。
如果採用捎帶應答，S端將無法把剩餘的數據傳輸到C端。
為何最後一次ACK之後需要等待2MSL的時間？
網絡是不可靠的，TCP是可靠協議，必須保證最後一次報文送達之後才能斷開鏈接，否則會再次收到S端的FIN報文信息。
而等待2MSL時間就是為了保證最後最後一次報文丟失時還能重新發送。
為何是2MSL的時間？
2MSL是報文一個往返的最長時間，假設小於這個時間會發生，ACK丟了，但是還沒接收到對方重傳的FIN我方就重新發送了ACK。
如果已經建立了連接，但是客戶端突然出現故障了怎麼辦？
這個不難TCP自己做了保證，TCP默認有個定時器，每次收到客戶端的請求後會把定時器設置好，通常設置兩小時，超過兩小時還沒收到數據。
服務端會發送一個探測報文，以後每隔75秒鐘發送一次。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。
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