【TCP协议】TCP 为什么握手是 3 次、挥手是 4 次？_为什么是三次握手四次挥手

【TCP协议】TCP 为什么握手是 3 次、挥手是 4 次？

TCP 协议

TCP（Transport Control Protocol）是一个传输层协议，提供 Host-To-Host 数据的可靠传输，支持全双工，是一个连接导向的协议。

① 主机到主机（Host-To-Host）

TCP 提供的是 Host-To-Host 传输，一台主机通过 TCP 发送数据给另一台主机。

这里的主机（Host）是一个抽象的概念，可以是手机、平板、手表等。收发数据的设备都是主机，所以双方是平等的。

端口号：

端口号用于区分应用，TCP 上层有太多的应用，不仅仅有微信，还有QQ、抖音、网易云音乐……因此 TCP 上层的应用层协议使用 TCP 能力的时候，需要告知 TCP 是哪个应用

② 相关概念解释

IP协议：

位于网络层，提供地址到地址的通信（Address-To-Address），但是不负责信号在具体两个设备间传递。

数据链路层：

链路层在两个相邻设备间传递信息。

物理层：

当信号在两个设备间传递的时候，科学家设计出了物理层封装最底层的物理设备、传输介质等，由最下方的物理层提供最底层的传输能力。

连接（Connection）:

连接是通信双方的一个约定，目标是让两个在通信的程序之间产生一个默契，保证两个程序都在线，而且尽快地响应对方的请求。

会话（Session）：

会话是应用的行为，比如微信里张三和你聊天，那么张三和你建立一个会话。你要和张三聊天，你们创建一个聊天窗口，这个就是会话。你开始 Typing，开始传输数据，你和微信服务器间建立一个连接。如果你们聊一段时间，各自休息了，约定先不要关微信，1 个小时后再回来。那么连接会断开，因为聊天窗口没关，所以会话还在。

在有些系统设计中，会话会自动重连（也就是重新创建连接），或者帮助创建连接。 此外，会话也负责在多次连接中保存状态，比如 HTTP Session 在多次 HTTP 请求（连接）间保持状态（如用户信息）。

会话是应用层的概念，连接是传输层的概念

③ 双工/单工问题

在任何一个时刻，如果数据只能单向发送，就是单工，所以单工需要至少一条线路。如果在某个时刻数据可以向一个方向传输，也可以向另一个方向反方向传输，而且交替进行，叫作半双工；半双工需要至少 1 条线路。最后，如果任何时刻数据都可以双向收发，这就是全双工，全双工需要大于 1 条线路。

TCP 是一个双工协议，数据任何时候都可以双向传输。这就意味着客户端和服务端可以平等地发送、接收信息。正因为如此，客户端和服务端在 TCP 协议中有一个平等的名词——Host（主机）。

什么是可靠性？

可靠性指数据保证无损传输。如果发送方按照顺序发送，然后数据无序地在网络间传递，就必须有一种算法在接收方将数据恢复原有的顺序。

④ TCP 协议的基本操作

SYN、ACK、PSH 常见的标识位（Flag）

TCP 协议有这样几个基本操作：

如果一个 Host 主动向另一个 Host 发起连接，称为 SYN（Synchronization），请求同步；

如果一个 Host 主动断开请求，称为 FIN（Finish），请求完成；

如果一个 Host 给另一个 Host 发送数据，称为 PSH（Push），数据推送。

以上 3 种情况，接收方收到数据后，都需要给发送方一个 ACK（Acknowledgement）响应。请求/响应的模型是可靠性的要求，如果一个请求没有响应，发送方可能会认为自己需要重发这个请求。

⑤ 建立连接的过程（三次握手）

步骤：

1.客户端发消息给服务端（SYN），即请求同步

2.服务端准备好进行连接

3.服务端针对客户端的 SYN 给一个 ACK

4.服务端发送一个 SYN 给客户端

5.客户端准备就绪

6.客户端给服务端发送一个 ACK

三次握手：

• 步骤 1 是 1 次握手；

• 步骤 2 是服务端的准备，不是数据传输，因此不算握手；

• 步骤 3 和步骤 4，因为是同时发生的，可以合并成一个 SYN-ACK 响应，作为一条数据传递给客户端，因此是第 2 次握手；

• 步骤 5 不算握手；

• 步骤 6 是第 3 次握手。

从上面的例子中，可以进一步看出 SYN、ACK、PSH 这些常见的标识位（Flag）在传输中如何表示。

一种思路是为 TCP 协议增加协议头。在协议头中取多个位（bit），其中 SYN、ACK、PSH 都占有 1 个位。比如 SYN 位，1 表示 SYN 开启，0 表示关闭。因此，SYN-ACK 就是 SYN 位和 ACK 位都置 1。这种设计，我们也称为标识（Flag）。标识位是放在 TCP 头部的。

为什么是三次握手？

理解