TCP三次握手和四次挥手的问题在面试中是最为常见的考点之一。很多读者都知道三次和四次，但是如果问深入一点，他们往往都无法作出准确回答。
三次握手如何建立连接？
三次握手建立链接
从图中可以清楚的看到，三次握手的过程，我 在在把过程清楚的解释一遍，顺便说下每个过程容易被问到的知识点。
采用C/S模式解释，假设C端发起传输请求。
在发送建立链接请求之前，C端是保持CLOSED状态，S端最开始也是处于CLOSED状态，当执行listen函数套接字进入被动监听状态。
所谓被动监听，是指当没有客户端请求时，套接字处于“睡眠”状态，只有当接收到客户端请求时，套接字才会被“唤醒”来响应请求。
第一次：C端发送SYN=1的请求报文，此时C端进入SYN SENT状态，等待服务器确认。
此时如果报文丢失发送不到对端会如何？
C端发送报文之后会启动一个定时器，在超时之后未收到S端的确认，会再次发送SYN请求，每次尝试的时间会是第一次的二倍，如果总的总尝试时间为75秒，此次建立链接失败。
第二次：S端收到C端发送的SYN报文(建立链接请求)后，S端必须返回确认号并且同时发送一条SYN报文，此时进入SYN RCVD状态。
为啥要连带发送SYN报文？
TCP是全双工通信，协议规定当收到建立链接请求后必须返回序列号，同时建立本端到对端的通信链接。这也叫做捎带应答机制。
如果第二次报文丢失怎么办？
在发送完ACK+SYN报文后会启动一个定时器，超时没有收到ACK确认，会再次发送，会进行多次重试。超时时间依旧每次翻倍，重试次数可设置。
修改 /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries 的值
第三次：C端收到S端发的ACK+SYN报文，需要返回一个应答ACK的报文，此时该连接会进入半连接状态的队列，当S端收到ACK后，一条完整的全双工TCP链接建立完成，双方进入ESTABLISHED状态。
这里有个常用攻击手段，攻击者伪造一个SYN请求发送给服务端，服务端响应之后，会收不到C端的ACK确认，服务端会不断的重试，默认会重试五次。
此时服务端会维持这个链接的所有资源，如果有大量这样的请求，服务端的资源会被耗完。
这就是DOS攻击。
如果第三次报文丢失怎么办？
S端在发出ACK+SYN报文后会启动一个定时器，在超时触发还没收到ACK就确认是丢失了，会重试一次发送。
这里面的每个状态都必须搞明白，面试官也超级爱问上面的状态转移。
龙叔还遇到过一个面试官问我用过socket编程么？问我用过哪些socket函数？
C端socket编程代码
//C端
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc, char **argv){
//定义IPV4的TCP连接的套接字描述符
int sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
//定义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);
//连接服务器，成功返回0，错误返回-1
int ret = connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
//客户端将控制台输入的信息发送给服务器端，服务器原样返回信息,阻塞
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
ret=send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); ///发送
recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0); ///接收
fputs(recvbuf, stdout);
}
close(sock_cli); // 关闭连接
return 0;
}
复制代码
S端socket编程代码
int main(int argc, char **argv){
//定义IPV4的TCP连接的套接字描述符
int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
//定义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，出错返回-1
if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
//listen成功返回0，出错返回-1，允许同时监听的连接数为QUEUE_SIZE
if(listen(server_sockfd,QUEUE_SIZE) == -1)
for(;;)
{
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);
//进程阻塞在accept上，成功返回非负描述字，出错返回-1
int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr,&length);
//处理数据部分
...
}
close(server_sockfd);
return 0;
}
复制代码
为什么需要三次握手建立链接，2次可以么，4次行不行？
这问题问的，面试官是咋了？在这明知故问的，整些有的没的。肯定是不行啊，RFC 标准就是这样写的啊。
可不敢这样回答啊，标准是说的三次握手建立链接，可没说四次不行啊。要是这样答，妥妥的会收到，同学我们今天的面试到此基本结束了，你回家等消息...
龙叔来说说这个问题，为什么不能两次？
如果第二次不发送SYN+ACK，只是发送确认应答消息ACK，会造成只能建立单向通信，而且不能应答。而TCP是全双工通信的，而且必须保证可靠性。
如果第二发送SYN+ACK，不用应答。此时会出现三种情况
一、二次握手失败，C端会重复发送SYN报文，等待对端发送确认报文，S端会保存tcp连接的所有资源，大量的这种情况会导致S资源耗尽。
二、二次握手成功，S收不到ACK会重复发送SYN+ACK报文。
三、二次握手完以后，双方以为连接建立成功，即可开始通信。假如此时连接并没有真的建立成功，S端开始发送消息，会造成网络拥堵发生。
为什么不能是四次？
四次其实原则上来说是可以的，就是把第二次的ACK和SYN分两次发送。在理论上是完全可以行得通的，但是TCP本着节约网络网络资源的前提。
还有一种是不拆开二次握手的捎带应答，三次握手之后C端继续发送SYN报文，其时这是徒劳的。第三次完成以后链接已经建立，后面无论多少次都是徒劳。
如果双方同时建立连接，会发生什么情况？
TCP同时建立链接
这就是双方同时建立链接的情况，情况还不错，反正能建立成功，这点是肯定的。但是要注意两点
第一、此时只会建立一条全双工的TCP链接，不是两条。
第二、双方没有CS之分，两端都是同时承担两个角色，客户端和服务器。
四次挥手断开链接
先整个图看下四次挥手的整个过程和状态转移。状态转移会考看仔细点。
依旧采用C/S模式解释此过程。
第一次：当C端的应用程序结束数据传输是，会向S端发送一个带有FIN附加标记的报文段（FIN表示英文finish），此时C端进入FIN_WAIT1状态，C端不能在发送数据到S端。
第二次：S端收到FIN报文会响应一个ACK报文，S端进入CLOSE_WAIT状态。进入此状态后S端把剩余未发送的数据发送到C端，C端收到S端的ACK之后，进入FIN_WAIT2状态。
同时继续接受S端传输的其他数据包。
第三次：S端处理完自己待发送的数据之后，也会发送FIN断开链接的请求，S端进入LAST_ACK状态。
第四次：C端收到S端的断开链接请求后会启动一个定时器，该定时器时长是2MSL(最大段报文生存时间)，同时发送最后一次ACK报文。
为什么要四次挥手？
TCP是全双工的通信机制，每个方向必须单独进行关闭。
TCP传输连接关闭的原则如下：
当一端完成它的数据发送任务后就可以发送一个FIN字段置1的数据段来终止这个方向的数据发送；当另一端收到这个FIN数据段后，必须通知它的应用层 对端已经终止了那个方向的数据传送。
为什么不能用三次握手中捎带应答机制减少一次握手？
这点到是很迷惑人，但是掌握了TCP传输的一些细节就会发现并不难。
TCP是全双工通信的，S收到断开链接请求后只是表示C端不会传输数据到S端了，但是并不表示S端不传输数据到C端。
如果采用捎带应答，S端将无法把剩余的数据传输到C端。
为何最后一次ACK之后需要等待2MSL的时间？
网络是不可靠的，TCP是可靠协议，必须保证最后一次报文送达之后才能断开链接，否则会再次收到S端的FIN报文信息。
而等待2MSL时间就是为了保证最后最后一次报文丢失时还能重新发送。
为何是2MSL的时间？
2MSL是报文一个往返的最长时间，假设小于这个时间会发生，ACK丢了，但是还没接收到对方重传的FIN我方就重新发送了ACK。
如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
这个不难TCP自己做了保证，TCP默认有个定时器，每次收到客户端的请求后会把定时器设置好，通常设置两小时，超过两小时还没收到数据。
服务端会发送一个探测报文，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
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