分析口试复盘问题：TCP两次握手为什么不可？三次挥手为什么不可？详解三次 ...

分析口试复盘问题：TCP两次握手为什么不可？详解三次握手与四次挥手

在盘算机网络的口试中，TCP（传输控制协议）的握手和挥手机制是高频考点，尤其是“为什么TCP须要三次握手而不是两次？”以及“四次挥手的具体过程”等问题，几乎是网络基础知识的必考内容。本文将从问题本质出发，具体分析TCP两次握手为什么不可，深入讲解三次握手和四次挥手的原理，并结合口试常见考点探究“三次挥手是否可行”。
一、TCP两次握手为什么不可？

TCP是面向毗连的可靠传输协议，建立毗连时须要确保两边都准备好发送和吸收数据。假设TCP采用两次握手，过程可能是这样的：

• 客户端发送SYN（同步哀求）给服务器。
  
• 服务器收到SYN后，直接回复ACK（确认）并进入毗连状态。
  

外貌上看，两次握手似乎完成了两边的确认，但问题在于这种机制无法保证服务器端确认客户端已经正确吸收到ACK，从而可能导致毗连的不可靠性。具体缘故原由如下：
1. 旧毗连哀求的干扰（核心问题）

网络中可能存在耽误的数据包。假设客户端发送了一个SYN（序列号为X），由于网络拥堵，这个SYN迟迟未到达服务器。客户端超时后重新发送一个新的SYN（序列号为Y），服务器收到后回复ACK并建立毗连。如果此时旧的SYN（X）忽然到达服务器，服务器会误认为这是一个新的毗连哀求，再次回复ACK并建立一个“幽灵毗连”。但客户端并不知道这个旧SYN的存在，不会响应，导致服务器单方面浪费资源。
三次握手通过额外的确认步骤（客户端收到ACK后回复ACK），可以让服务器验证客户端是否真的有意建立毗连，从而制止旧毗连哀求的干扰。
2. 双向确认的缺失

两次握手中，服务器发送ACK后直接认为毗连建立，但客户端可能并未收到这个ACK（例如ACK在网络中丢失）。此时服务器认为毗连已建立，而客户端认为毗连未成功，两边状态不同等，无法可靠通讯。
因此，两次握手无法满意TCP对可靠性的要求，必须引入第三次握手。
二、TCP三次握手的具体过程

三次握手是TCP建立毗连的标准流程，确保两边都能正常发送和吸收数据。过程如下：

• 第一次握手（SYN）
  客户端发送SYN包（SYN=1，seq=x），表现哀求建立毗连，seq是客户端的初始序列号。客户端进入SYN_SENT状态。
  
• 第二次握手（SYN+ACK）
  服务器收到SYN后，回复SYN+ACK包（SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1），表现同意建立毗连。seq=y是服务器的初始序列号，ack=x+1是对客户端SYN的确认。服务器进入SYN_RCVD状态。
  
• 第三次握手（ACK）
  客户端收到SYN+ACK后，发送ACK包（ACK=1，seq=x+1，ack=y+1），确认服务器的SYN。客户端进入ESTABLISHED状态，服务器收到ACK后也进入ESTABLISHED状态，毗连正式建立。
  

三次握手的意义

• 确认两边的发送和吸收能力：第一次和第二次握手确认客户端到服务器的通道流通，第二次和第三次握手确认服务器到客户端的通道流通。
  
• 防止旧毗连干扰：第三次ACK让服务器验证客户端的哀求是当前的，而不是逾期的。
  
• 初始化序列号：两边通过seq和ack协商初始序列号，确保数据传输的顺序和完备性。
  

三、TCP四次挥手的具体过程

TCP毗连的开释须要四次挥手，确保两边都完成数据发送并关闭毗连。过程如下：

• 第一次挥手（FIN）
  自动关闭方（假设是客户端）发送FIN包（FIN=1，seq=x），表现自己数据发送完毕，不再发送数据，进入FIN_WAIT_1状态。
  
• 第二次挥手（ACK）
  被动关闭方（服务器）收到FIN后，发送ACK包（ACK=1，ack=x+1），表现已收到关闭哀求，但可能还有数据要发送。服务器进入CLOSE_WAIT状态，客户端收到ACK后进入FIN_WAIT_2状态。
  
• 第三次挥手（FIN）
  服务器发送完剩余数据后，发送FIN包（FIN=1，seq=y），表现自己也准备关闭，进入LAST_ACK状态。
  
• 第四次挥手（ACK）
  客户端收到FIN后，发送ACK包（ACK=1，ack=y+1），进入TIME_WAIT状态。服务器收到ACK后关闭毗连，进入CLOSED状态。客户端在TIME_WAIT等候2MSL（最大报文生存时间）后也进入CLOSED状态。
  

四次挥手的意义

• 确保数据完备性：四次挥手允许被动方在关闭前发送完剩余数据。
  
• 防止数据杂乱：TIME_WAIT状态确保网络中残留的旧数据包失效，制止干扰新毗连。
  
• 双向关闭：分别确认两边的关闭哀求，保证毗连可靠开释。
  

四、结合口试考点：三次挥手行不可？

在口试中，有时会碰到变种问题：“TCP关闭毗连可以用三次挥手吗？”这须要结合四次挥手的原理分析。
三次挥手的可能性

理论上，如果被动关闭方（服务器）在收到FIN后没有数据要发送，可以将第二次ACK和第三次FIN归并为一个FIN+ACK包（ACK=1，FIN=1），这样挥手次数从四次减少到三次。具体过程为：

• 客户端发送FIN。
  
• 服务器直接回复FIN+ACK。
  
• 客户端回复ACK，毗连关闭。
  

这种优化在某些场景下是可行的，但前提是服务器在收到FIN时已经没有数据要发送。然而，TCP协议设计为通用的可靠协议，必须思量全部情况（包括被动方有数据未发送完毕），因此标准流程是四次挥手。
为什么四次挥手是标准？

• 异步关闭需求：客户端和服务器的关闭机会可能差异，四次挥手允许被动方在ACK后继承发送数据。
  
• 可靠性优先：三次挥手可能导致被动方未发送完数据就被迫关闭，违背TCP的可靠性原则。
  
• 协议通用性：四次挥手实用于全部场景，而三次挥手只实用于特定条件。
  

口试中答复时，可以先说明四次挥手是标准流程，再补充三次挥手的可能性及其局限性，展示对协议的深入理解。
五、总结与口试建议

• 两次握手为什么不可？
  无法防止旧毗连干扰，也无法保证双向确认的可靠性。
  
• 三次握手的核心？
  确保两边通讯能力，初始化序列号，防止无效毗连。
  
• 四次挥手的须要性？
  保证数据完备性和双向关闭的可靠性。
  
• 三次挥手可行吗？
  在特定条件下可行，但四次挥手是更通用的标准。
  

在口试复盘中，建议不但记住流程，还要理解每一步的“为什么”，结合实际场景（如网络耽误、数据丢失）分析问题。碰到变种问题时，机动运用原理，展示逻辑思维能力，这样才气在口试中脱颖而出！

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