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【Network】TCP 四次挥手（TCP Four-way Wavehand）

Posted by 西维蜀黍 on 2019-05-06, Last Modified on 2025-04-08

当客户端和服务器通过三次握手建立了 TCP 连接以后，当数据传送完毕，肯定是要断开 TCP 连接的。那对于 TCP 的断开连接，就有了四次挥手（TCP Four-way Wavehand）。

四次挥手（TCP Four-way Wavehand）

由于 TCP 连接是全双工的，因此每个方向的连接必须单独地进行关闭，于是 TCP 连接的断开需要进行 “四次挥手”（两端分别进行 FIN+ACK 和 ACK 两次挥手）。

TCP 连接断开的过程：

  1. 客户端发起请求，向服务端发送一个 FIN 报文段（其中 Seq = x, Ack = l)，用来关闭从客户端到服务端的传输。客户端的状态变为 FIN_WAIT_1 状态。此时客户端仍然可以接收数据。如果这之前发出的数据中存在没有 ACK 的，客户端仍然会重发这些数据。
  2. 服务端收到客户端的 FIN 包，然后向客户端发回一个 ACK 报文段（Ack = x + 1, Seq = l）作为确认，此后服务端进入 CLOSE_WAIT 状态。
  3. 同时，服务端向客户端发送一个 FIN 报文段（Seq = l, Ack = x + 1），用来关闭从服务端到客户端的传输，此后服务端的状态变为 LAST_ACK。
  4. 客户端收到服务端发送的 FIN 报文段后，进入 TIME_WAIT 状态，然后向服务端发回一个 ACK 包（Ack = l + 1, Seq = x + 1）作为确认。服务端收到后，Server 进入 CLOSED 状态。最终四次挥手结束，连接断开（CLOSE）。

注意：TIME_WAIT 状态需要经过 2MSL（最大报文段生存时间）才能返回到 CLOSED 状态，原因：

  • TIME_WAIT 确保有足够的时间让对端收到了 ACK（如果被动关闭的那方没有收到 ACK，就会触发被动端重发 FIN，一来一去正好 2 个 MSL）
  • 有足够的时间让这个连接不会跟后面的连接混在一起（部分路由器会缓存数据包导致连接重用）

以下为动画演示四次挥手的交互过程：

四次握手时的状态变化

为什么要四次挥手

TCP 协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP 是全双工模式，这就意味着：

  • 当主机 1 向主机 2 发出 FIN 报文段时，只是表示主机 1 已经没有数据要发送了，即主机 1 告诉主机 2，它的数据已经全部发送完毕了；
  • 但是，这个时候主机 1 还是可以接受来自主机 2 的数据；当主机 2 返回 ACK 报文段时，表示它已经知道主机 1 没有数据发送了，但是主机 2 仍然还是可以发送数据到主机 1 的；
  • 当主机 2 也发送了 FIN 报文段时，这个时候就表示主机 2 也没有数据要发送了，就会告诉主机 1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次 TCP 连接。

Wireshake 抓包学习 TCP 四次挥手

可以增加 tcp && tcp.flags.fin == 1 过滤条件，可以让我们找到两条 FIN 报文段。去掉过滤条件，并找到这两条 FIN 报文段对应的 ACK 报文段。

一个完整的四次挥手过程如下所示：

分析

#6939

Client -> Server

[FIN, ACK]

Sequence number 196

Acknowledgement number: 1689

#6941

Server -> Client

[ACK]

Sequence number 1689

Acknowledgement number: 197

#6942

Server -> Client

[FIN, ACK]

Sequence number 1689

Acknowledgement number: 197

#6951

Client -> Server

[ACK]

Sequence number 197

Acknowledgement number: 1690

Reference

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