TCP三次握手四次挥手

🧑‍💻 User

The TCP Three way Handshake

Step 1: The TCP client sends a special segment (containing no data) with the SYN bit set to 1. The client also generates an initial sequence number (client_isn) and includes it in this special TCP SYN segment.

Step 2: The server, upon receiving this packet, allocates the required resources for the connection and sends back the special “connection-granted” segment which we call SYNACK segment. This packet has the SYN bit set to 1, the acknowledgement field of the TCP segment header set to client_isn+1, and a randomly chosen initial sequence number (server_isn) for the server.

Step 3: When the client receives the SYNACK segment, it also allocates buffer and resources for the connection and sends an acknowledgment with SYN bit set to 0.

Connection Teardown

Step 1: When the client wants to end the connection, it sends a segment with FIN bit set to 1 to the server.

Step 2: The server acknowledges that it has received the connection closing request and is now working on closing the connection.

Step 3: The server then sends a segment with FIN bit set to 1, indicating that connection is closed.

Step 4: The client sends an ACK for it to the server. It also waits for sometime to resend this acknowledgment in case the first ACK segment is lost.

The TCP Three-Way Handshake-2

Errata:

Video at 1:01 - The video states the ACK has the SYN bit set to 1. The SYN bit is set to 0 in the ACK from the client. The text is correct.

Reference:

Kurose-Ross Edition 6, Section 3.5.6

🤖 Assistant

TCP 三次握手与连接断开 - 费曼学习法自检清单

📋 自检 Checklist

第一部分：TCP 三次握手 (Three-way Handshake)

序号	自检问题	能否清晰回答？
1	三次握手的目的是什么？为什么需要”三次”而不是两次？	☐
2	第一次握手：客户端发送的 SYN 段有什么特点？包含哪些关键信息？	☐
3	什么是 `client_isn`？它的作用是什么？	☐
4	第二次握手：服务器返回的 SYNACK 段包含哪些字段？确认号 (ACK number) 设置为多少？	☐
5	服务器在什么时候分配连接资源 (allocate resources)？	☐
6	第三次握手：客户端发送的确认段中，SYN 位设置为多少？	☐
7	你能画出三次握手的时序图吗？	☐

第二部分：连接断开 (Connection Teardown)

序号	自检问题	能否清晰回答？
8	连接断开需要几个步骤？为什么比建立连接多一步？	☐
9	FIN 位 (FIN bit) 的作用是什么？	☐
10	为什么服务器需要发送两次响应（一次 ACK，一次 FIN）？	☐
11	客户端在最后为什么要”等待一段时间” (wait for sometime)？	☐
12	你能用自己的话向一个小白解释整个断开过程吗？	☐

第三部分：综合理解

序号	自检问题	能否清晰回答？
13	ISN (Initial Sequence Number) 为什么要随机生成？	☐
14	三次握手和四次挥手中，哪些段携带数据，哪些不携带？	☐
15	如果让你类比成现实生活中的场景（如打电话），你会怎么解释？	☐

✅ 参考答案

第一部分答案：TCP 三次握手

1. 三次握手的目的

建立可靠的双向通信连接
双方确认彼此的发送和接收能力
同步双方的初始序列号 (ISN)

2-3. 第一次握手 (Step 1)

客户端 → 服务器
SYN 位 = 1
不携带数据 (containing no data)
包含客户端随机生成的初始序列号 client_isn

4-5. 第二次握手 (Step 2)

服务器 → 客户端
SYN 位 = 1
确认号 (Acknowledgement) = client_isn + 1
包含服务器随机生成的 server_isn
此时服务器分配资源

6. 第三次握手 (Step 3)

客户端 → 服务器
SYN 位 = 0（注意：不是1！）
客户端此时分配缓冲区和资源

第二部分答案：连接断开（四次挥手）

8. 四个步骤的原因

TCP 是全双工 (full-duplex)，双方都需要独立关闭各自的发送通道

9. FIN 位

FIN = Finish，表示发送方已完成数据发送，请求关闭连接

10. 服务器两次响应的原因

第一次 ACK：确认收到关闭请求
第二次 FIN：服务器处理完剩余数据后，正式关闭

11. 客户端等待的原因

防止最后的 ACK 丢失
如果丢失，服务器会重发 FIN，客户端需要能够重发 ACK

第三部分答案：综合理解

13. ISN 随机生成的原因

安全性：防止 TCP 序列号预测攻击
避免与旧连接的数据包混淆

14. 数据携带情况

三次握手的前两个段：不携带数据
第三个 ACK：可以携带数据
四次挥手：通常不携带数据

15. 生活类比（打电话）

Code

三次握手：
A: "喂，你能听到吗？" (SYN)
B: "能听到，你能听到我吗？" (SYN+ACK)
A: "能听到，我们开始聊吧" (ACK)

四次挥手：
A: "我说完了" (FIN)
B: "好的，我知道了" (ACK)
B: "我也说完了" (FIN)
A: "好的，再见" (ACK)

🔑 关键术语对照表

中文	English
三次握手	Three-way Handshake
初始序列号	Initial Sequence Number (ISN)
确认号	Acknowledgement Number
连接断开	Connection Teardown
分配资源	Allocate Resources
全双工	Full-duplex