面试题：网络编程之TCP连接管理基础

Question

在Socket编程的TCP连接管理中，简述三次握手和四次挥手的过程，并说明每一步的作用。

Answer 1

三次握手过程及作用

1. 第一次握手：客户端向服务器发送一个 SYN （同步序列号）报文段，其中包含客户端初始序列号（ seq=x ）。
   • 作用：客户端告诉服务器它想要建立连接，并告知自己的初始序列号，以便后续进行数据传输的序号管理。
2. 第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文后，向客户端发送一个 SYN + ACK 报文段。该报文段中， SYN 部分包含服务器的初始序列号（ seq=y ）， ACK 部分是对客户端 SYN 的确认，确认号为客户端的序列号加1（ ack=x+1 ）。
   • 作用：服务器向客户端确认收到了连接请求，同时也告知客户端自己的初始序列号，为后续通信做准备。
3. 第三次握手：客户端收到服务器的 SYN + ACK 报文后，向服务器发送一个 ACK 报文段，确认号为服务器的序列号加1（ ack=y+1 ），序列号为客户端第一次发送的序列号加1（ seq=x+1 ）。
   • 作用：客户端告知服务器它已收到服务器的确认，连接正式建立，可以开始传输数据。

四次挥手过程及作用

1. 第一次挥手：主动关闭方（通常是客户端）发送一个 FIN （结束标志）报文段，其中序列号为 seq=u ，表示主动关闭方没有数据要发送了，请求关闭连接。
   • 作用：主动关闭方向对方表明自己的数据发送完毕，准备关闭连接。
2. 第二次挥手：被动关闭方（通常是服务器）收到 FIN 报文后，发送一个 ACK 报文段，确认号为主动关闭方的序列号加1（ ack=u+1 ），序列号为被动关闭方当前的序列号 seq=v 。
   • 作用：被动关闭方确认收到主动关闭方的关闭请求，此时连接处于半关闭状态，被动关闭方仍可继续向主动关闭方发送数据。
3. 第三次挥手：当被动关闭方数据发送完毕后，也会发送一个 FIN 报文段，序列号为 seq=w （ w 通常是 v+之前发送字节数 ），表示被动关闭方也没有数据要发送了，请求关闭连接。
   • 作用：被动关闭方向主动关闭方表明自己的数据也发送完毕，准备彻底关闭连接。
4. 第四次挥手：主动关闭方收到被动关闭方的 FIN 报文后，发送一个 ACK 报文段，确认号为被动关闭方的序列号加1（ ack=w+1 ），序列号为主动关闭方之前发送 FIN 时的序列号加1（ seq=u+1 ）。然后经过 2MSL （最长报文段寿命）时间后，主动关闭方才真正关闭连接。
   • 作用：主动关闭方确认收到被动关闭方的关闭请求，此时双方都同意关闭连接，经过 2MSL 时间确保所有报文都已传输完毕，连接彻底关闭。