在面試中，三次握手和四次揮手可以說是問的最頻繁的一個知識點了，我相信大家也都看過很多關(guān)于三次握手與四次揮手的文章。

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圖片來自包圖網(wǎng)

今天的這篇文章，重點是圍繞著面試，我們應該掌握哪些比較重要的點，哪些是比較多被面試官給問到的，我覺得如果你能把我下面列舉的一些點都記住、理解，我想就差不多了。

三次握手

當面試官問你為什么需要有三次握手、三次握手的作用、講講三次握手的時候，我想很多人會這樣回答。

首先很多人會先講下握手的過程：

• 第一次握手：客戶端給服務器發(fā)送一個 SYN 報文。
• 第二次握手：服務器收到 SYN 報文之后，會應答一個 SYN+ACK 報文。
• 第三次握手：客戶端收到 SYN+ACK 報文之后，會回應一個 ACK 報文。
• 服務器收到 ACK 報文之后，三次握手建立完成。

作用是為了確認雙方的接收與發(fā)送能力是否正常。

這里我順便解釋一下為啥只有三次握手才能確認雙方的接受與發(fā)送能力是否正常，而兩次卻不可以：

• 第一次握手：客戶端發(fā)送網(wǎng)絡包，服務端收到了。

這樣服務端就能得出結(jié)論：客戶端的發(fā)送能力、服務端的接收能力是正常的。

• 第二次握手：服務端發(fā)包，客戶端收到了。

這樣客戶端就能得出結(jié)論：服務端的接收、發(fā)送能力，客戶端的接收、發(fā)送能力是正常的。不過此時服務器并不能確認客戶端的接收能力是否正常。

• 第三次握手：客戶端發(fā)包，服務端收到了。

這樣服務端就能得出結(jié)論：客戶端的接收、發(fā)送能力正常，服務器自己的發(fā)送、接收能力也正常。

因此，需要三次握手才能確認雙方的接收與發(fā)送能力是否正常。

這樣回答其實也是可以的，但我覺得，這個過程我們應該要描述的更詳細一點，因為三次握手的過程中，雙方是由很多狀態(tài)的改變的，而這些狀態(tài)，也是面試官可能會問的點。

所以我覺得在回答三次握手的時候，我們應該要描述的詳細一點，而且描述的詳細一點意味著可以扯久一點。

加分的描述我覺得應該是這樣：剛開始客戶端處于 Closed 的狀態(tài)，服務端處于 Listen 狀態(tài)。

然后：

• 第一次握手：客戶端給服務端發(fā)一個 SYN 報文，并指明客戶端的初始化序列號 ISN(c)。此時客戶端處于 SYN_Send 狀態(tài)。
• 第二次握手：服務器收到客戶端的 SYN 報文之后，會以自己的 SYN 報文作為應答，并且也是指定了自己的初始化序列號 ISN(s)。

同時會把客戶端的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示自己已經(jīng)收到了客戶端的 SYN，此時服務器處于 SYN_REVD 的狀態(tài)。

• 第三次握手：客戶端收到 SYN 報文之后，會發(fā)送一個 ACK 報文，當然，也是一樣把服務器的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示已經(jīng)收到了服務端的 SYN 報文，此時客戶端處于 establised 狀態(tài)。
• 服務器收到 ACK 報文之后，也處于 establised 狀態(tài)，此時，雙方已建立起了鏈接。

三次握手的作用

三次握手的作用也是有好多的，多記住幾個，保證不虧。例如：

• 確認雙方的接受能力、發(fā)送能力是否正常。
• 指定自己的初始化序列號，為后面的可靠傳送做準備。
• 如果是 HTTPS 協(xié)議的話，三次握手這個過程，還會進行數(shù)字證書的驗證以及加密密鑰的生成。

單單這樣還不足以應付三次握手，面試官可能還會問一些其他的問題，例如：

①(ISN)是固定的嗎

三次握手的一個重要功能是客戶端和服務端交換 ISN(Initial Sequence Number)，以便讓對方知道接下來接收數(shù)據(jù)的時候如何按序列號組裝數(shù)據(jù)。

如果 ISN 是固定的，攻擊者很容易猜出后續(xù)的確認號，因此 ISN 是動態(tài)生成的。

②什么是半連接隊列

服務器第一次收到客戶端的 SYN 之后，就會處于 SYN_RCVD 狀態(tài)，此時雙方還沒有完全建立其連接，服務器會把此種狀態(tài)下請求連接放在一個隊列里，我們把這種隊列稱之為半連接隊列。

當然還有一個全連接隊列，就是已經(jīng)完成三次握手，建立起連接的就會放在全連接隊列中。如果隊列滿了就有可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。

這里在補充一點關(guān)于SYN-ACK 重傳次數(shù)的問題：

• 服務器發(fā)送完SYN-ACK包，如果未收到客戶確認包，服務器進行首次重傳，等待一段時間仍未收到客戶確認包，進行第二次重傳。
• 如果重傳次數(shù)超過系統(tǒng)規(guī)定的最大重傳次數(shù)，系統(tǒng)將該連接信息從半連接隊列中刪除。

注意，每次重傳等待的時間不一定相同，一般會是指數(shù)增長，例如間隔時間為 1s，2s，4s，8s......

③三次握手過程中可以攜帶數(shù)據(jù)嗎

很多人可能會認為三次握手都不能攜帶數(shù)據(jù)，其實第三次握手的時候，是可以攜帶數(shù)據(jù)的。

也就是說，第一次、第二次握手不可以攜帶數(shù)據(jù)，而第三次握手是可以攜帶數(shù)據(jù)的。

為什么這樣呢?大家可以想一個問題，假如第一次握手可以攜帶數(shù)據(jù)的話，如果有人要惡意攻擊服務器，那他每次都在第一次握手中的 SYN 報文中放入大量的數(shù)據(jù)。

因為攻擊者根本就不理服務器的接收、發(fā)送能力是否正常，然后瘋狂著重復發(fā) SYN 報文的話，這會讓服務器花費很多時間、內(nèi)存空間來接收這些報文。

也就是說，第一次握手可以放數(shù)據(jù)的話，其中一個簡單的原因就是會讓服務器更加容易受到攻擊了。

而對于第三次的話，此時客戶端已經(jīng)處于 established 狀態(tài)，也就是說，對于客戶端來說，他已經(jīng)建立起連接了，并且也已經(jīng)知道服務器的接收、發(fā)送能力是正常的了，所以能攜帶數(shù)據(jù)頁沒啥毛病。

關(guān)于三次握手的，HTTPS 的認證過程能知道一下更好，不過我就不說了，留著寫 HTTP 面試相關(guān)時的文章再說。

四次揮手

四次揮手也一樣，千萬不要對方一個 FIN 報文，我方一個 ACK 報文，再我方一個 FIN 報文，對方一個 ACK 報文。

然后結(jié)束，要說的詳細一點，例如像下面這樣就差不多了，要把每個階段的狀態(tài)記好，我上次面試就被問了幾個了，呵呵。我答錯了，還以為自己答對了，當時還解釋的頭頭是道，呵呵。

剛開始雙方都處于 establised 狀態(tài)，假如是客戶端先發(fā)起關(guān)閉請求，則：

• 第一次揮手：客戶端發(fā)送一個 FIN 報文，報文中會指定一個序列號。此時客戶端處于 FIN_WAIT1 狀態(tài)。
• 第二次握手：服務端收到 FIN 之后，會發(fā)送 ACK 報文，且把客戶端的序列號值 +1 作為 ACK 報文的序列號值，表明已經(jīng)收到客戶端的報文了，此時服務端處于 CLOSE_WAIT 狀態(tài)。
• 第三次揮手：如果服務端也想斷開連接了，和客戶端的第一次揮手一樣，發(fā)給 FIN 報文，且指定一個序列號。此時服務端處于 LAST_ACK 的狀態(tài)。
• 第四次揮手：客戶端收到 FIN 之后，一樣發(fā)送一個 ACK 報文作為應答，且把服務端的序列號值 +1 作為自己 ACK 報文的序列號值，此時客戶端處于 TIME_WAIT 狀態(tài)。

需要過一陣子以確保服務端收到自己的 ACK 報文之后才會進入 CLOSED 狀態(tài)

• 服務端收到 ACK 報文之后，就處于關(guān)閉連接了，處于 CLOSED 狀態(tài)。

這里特別需要注意的就是 TIME_WAIT 這個狀態(tài)了，這個是面試的高頻考點，就是要理解，為什么客戶端發(fā)送 ACK 之后不直接關(guān)閉，而是要等一陣子才關(guān)閉。

這其中的原因就是，要確保服務器是否已經(jīng)收到了我們的 ACK 報文，如果沒有收到的話，服務器會重新發(fā) FIN 報文給客戶端，客戶端再次收到 ACK 報文之后，就知道之前的 ACK 報文丟失了，然后再次發(fā)送 ACK 報文。

至于 TIME_WAIT 持續(xù)的時間至少是一個報文的來回時間。一般會設置一個計時，如果過了這個計時沒有再次收到 FIN 報文，則代表對方成功，就是 ACK 報文，此時處于 CLOSED 狀態(tài)。

這里我給出每個狀態(tài)所包含的含義，有興趣的可以看看：

• LISTEN：偵聽來自遠方 TCP 端口的連接請求。
• SYN-SENT：在發(fā)送連接請求后等待匹配的連接請求。
• SYN-RECEIVED：在收到和發(fā)送一個連接請求后等待對連接請求的確認。
• ESTABLISHED：代表一個打開的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶。
• FIN-WAIT-1：等待遠程 TCP 的連接中斷請求，或先前的連接中斷請求的確認。
• FIN-WAIT-2：從遠程 TCP 等待連接中斷請求。
• CLOSE-WAIT：等待從本地用戶發(fā)來的連接中斷請求。
• CLOSING：等待遠程 TCP 對連接中斷的確認。
• LAST-ACK：等待原來發(fā)向遠程 TCP 的連接中斷請求的確認。
• TIME-WAIT：等待足夠的時間以確保遠程 TCP 接收到連接中斷請求的確認。
• CLOSED：沒有任何連接狀態(tài)。

最后，再放下三次握手與四次揮手的圖：