三次握手？

什么是三次握手？

一般情况下，连接是由客户端向服务端发起的。

第一次，客户端发送一个TCP数据报并将SYN同步位置为1，表示要建立连接，此时客户端会从CLOSED状态变为SYN_SEND状态；

第二次是服务端向客户端发送ACK，并且也将SYN置为1，一是表示自己收到了客户端建立连接的请求，并且从LISTEN状态变为SYN_RCVD，二是表示自己要建立连接；

当客户端收到服务端的ACK + SYN后，便会处于ESTABLISHED状态，并且发送第三次握手，表示自己收到了客户端的SYN。当服务端收到客户端的ACK后，便会从SYN_RCVD状态变为ESTABLISHED状态。

此时，双方的连接才算真正的建立。

为什么需要三次握手，而不是两次握手或者四次握手？

1.双方之所以进行多次握手，本质上还是因为信道是不可靠的。

由于TCP本身的要求是可靠连接，因此，客户端和服务端都必须确认，对方的收发能力都是正常的。因此，当第二次握手结束，客户端就可以确保服务端的收发能力正常，建立起连接，但是，服务端只能确保客户端的发送能力正常，因此必须等收到第三次握手的ACK后才会建立连接。

理论上四次五次都可以，但是三次就可以保证，所以是三次握手。

2.最好是奇数次握手

在socket编程时，服务端一般是先listen再accept。也就是说，发起连接的都是客户端。

谁发送最后的ACK，谁就会先建立连接。如果是偶数次，那么最后一次发送ACK的就是服务端。一般情况下，服务器比客户端的数量是1：n，众所周知，维护连接是需要付出时间和空间成本的，比如需要在内核建立相关结构体，如果服务器建立连接而客户端未建立，那么服务端可能会有多个空连接，这其实是不利于服务器的。

奇数次的握手是一种成本转移，即便出现空连接的现象，成本也会分摊在多个客户端身上，而不至于给服务端太大压力。

四次挥手

什么是四次挥手？

四次挥手与三次握手对应，是断开连接的过程。

由于双方之前进行了大量数据的交互，因此通过发送与确认机制就可以保证双方连接的断开。

首先断开的一方会发送FIN，便会处于FIN_WAIT_1状态，只要收到ACK后，便会处于FIN_WAIT_2状态。表示自己关闭了发送缓冲区，不再发送数据，但依然具有接受数据的能力。

而另一方收到FIN后，便会处于CLOSE_WAIT状态，即半关闭状态。它还可以继续发送数据，当数据发送完毕后，又会发送FIN，当收到ACK后便关闭自己的发送缓冲区。

这就是四次挥手。

为什么是四次？

我们在写客户端或者服务端时，都有一个close（fd)，即关闭文件描述符的操作。每一个close代表的就是两次挥手。

如果说只有两次，也就是说一方在执行代码逻辑时没有执行close（fd），第一，会造成文件描述符泄露，第二，会发现这一端存在CLOSE_WAIT状态的连接，即半关闭状态。这种状态并没有释放连接相关的数据和结构体，其实也会造成内存泄漏。

为什么四次挥手后，主动断开连接的一方会先进入TIME_WAIT状态？

四次挥手的前三次，由于超时重传机制的存在，可以保证一定被对方收到，但是最后一次的ACK，是可能丢失的。如果四次挥手后，主动断开的一方直接CLOSED，那么将无法保证最后一个ACK被对方收到。

如果ACK丢失，对方就会重新发送FIN，如果处于CLOSED状态，将不会收到FIN，使得对方长时间处于LAST_ACK状态，并且多次发送FIN消耗资源。因此，通过TIME_WAIT，可以较大概率地保证最后一个ACK被对方收到。

另一个原因是可以保证信道上的数据尽可能的消散，防止断开连接后又立马重新建立连接后，产生的数据错误等问题。

为什么TIME_WAIT是2MSL？

2MSL是两个最大报文段寿命，ACK丢失最多是一个MSL，再次收到重传的FIN最多是一个MSL，因此2MSL可以尽可能的保证在CLOSE之前收到对方重传的FIN。