说一说四次挥手

八股文_计算机网络面试题 0 581

PS：这个问的太多了，大家要先理解 =》背诵，防止突然忘了也能说个大概。这道题在问的时候，可深可浅，看面试官自己的掌握力度。

参考回答

四次挥手是TCP连接断开的过程，用于保证双方都能可靠地断开连接。具体过程如下：

第一次挥手：客户端发送一个FIN报文，表示它想关闭连接，并不再发送数据。
第二次挥手：服务器收到FIN后，发送ACK报文表示确认，同时进入“半关闭”状态，客户端到服务器的连接断开，但服务器还可以继续发送数据。
第三次挥手：服务器发送FIN报文，表示它的数据也发送完毕，准备关闭连接。
第四次挥手：客户端收到FIN后，发送ACK报文，确认连接关闭。

至此，TCP连接正式断开。

详细讲解与拓展

1. 为什么需要四次挥手？

四次挥手的设计基于TCP的全双工通信模式，发送和接收的数据流是独立的。关闭连接时，双方需要分别关闭发送和接收通道，因此需要额外的确认步骤来确保双方都正确断开。

2. 四次挥手的具体过程

第一次挥手（客户端 → 服务器，发送FIN）：
客户端发送FIN报文，表示它完成了数据发送，准备关闭连接。此时，客户端进入FIN_WAIT_1状态。

作用：通知服务器“我这边的数据发完了，后续不会再发了。”
第二次挥手（服务器 → 客户端，发送ACK）：
服务器收到FIN后，发送ACK报文，确认已经收到客户端的关闭请求，但此时服务器可能还有数据需要发送，因此不会立即关闭连接。此时服务器进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT_2状态。

作用：服务器告诉客户端“我知道你不再发送数据了，但我还有数据需要处理。”
第三次挥手（服务器 → 客户端，发送FIN）：
服务器发送完所有数据后，发送FIN报文给客户端，表示它也完成了数据发送，准备关闭连接。此时服务器进入LAST_ACK状态。

作用：通知客户端“我也发完了，可以关闭连接了。”
第四次挥手（客户端 → 服务器，发送ACK）：
客户端收到服务器的FIN后，发送ACK报文，确认收到服务器的关闭请求。此时客户端进入TIME_WAIT状态，等待一段时间后（一般为2倍的报文最大生存时间2MSL），再彻底关闭连接。

作用：客户端告诉服务器“我收到了，可以放心关闭了。”

3. 为什么客户端需要等待`TIME_WAIT`？

客户端在发送最后的ACK后进入TIME_WAIT状态，主要是为了确保最后的ACK能够被服务器收到。如果服务器没有收到ACK，会重新发送FIN报文，客户端需要在此期间重发ACK。
等待时间通常为2MSL（Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间），以确保网络中遗留的报文全部消失。

4. 握手和挥手的对比

过程	三次握手	四次挥手
目的	建立连接	关闭连接
交互次数	三次	四次
状态切换	快速完成	涉及`TIME_WAIT`，需要额外等待
是否对称	对称	不对称（客户端和服务器状态切换不同步）

5. 举例帮助理解

假设你在打电话：

第一次挥手（你说“我不讲了”）： 你告诉朋友“我这边说完了，准备挂电话了。”
第二次挥手（朋友回应“好的”）： 朋友确认说“我知道你不讲了，但我还有话要说。”
第三次挥手（朋友说“我也说完了”）： 朋友告诉你“我这边也说完了，准备挂电话了。”
第四次挥手（你回应“好的，我们挂了吧”）： 你确认收到后，挂断电话，结束通话。

这个过程确保双方都能完整地说完各自的话，并确认对方已经准备好挂断。

6. 扩展：四次挥手中的异常情况

为什么需要“半关闭”状态？
四次挥手中，服务器在第二次挥手后进入CLOSE_WAIT状态，仍然可以发送数据，这种状态叫“半关闭”。
这是为了确保服务器能够处理客户端最后的请求，例如发送日志或告别消息。
服务器断开时的TIME_WAIT状态？
一般是客户端进入TIME_WAIT状态，但在某些实现（如某些负载均衡场景）中，服务器也可能进入TIME_WAIT状态，用于避免连接泄漏。
如何减少TIME_WAIT的开销？
在高并发场景中，过多的TIME_WAIT连接会消耗系统资源，常用的优化方法包括：
- 启用TCP端口复用（SO_REUSEADDR/SO_REUSEPORT）
- 调小TIME_WAIT的时间（通过调整内核参数，如tcp_fin_timeout）。

7. 四次挥手和连接断开中的安全问题

资源耗尽攻击：
如果攻击者频繁发送FIN报文，可能导致服务器进入大量的CLOSE_WAIT状态，消耗系统资源。
半关闭利用：
攻击者可能利用“半关闭”状态，在服务器没有彻底关闭连接时发送恶意数据。因此，服务器需要合理管理连接的生命周期。

总结

四次挥手是TCP可靠断开的保障机制，强调了通信的对称性和完整性。通过理解挥手过程和状态切换，能更好地掌握TCP协议的设计思想。在面试中，可以简要描述过程，并结合TIME_WAIT的意义和优化场景进行拓展。