在面試中，三次握手和四次揮手可以說(shuō)是問(wèn)的最頻繁的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)了，我相信大家也都看過(guò)很多關(guān)于三次握手與四次揮手的文章。

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圖片來(lái)自包圖網(wǎng)

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

三次握手

當(dāng)面試官問(wèn)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(shí)候，我想很多人會(huì)這樣回答。

首先很多人會(huì)先講下握手的過(guò)程：

• 第一次握手：客戶(hù)端給服務(wù)器發(fā)送一個(gè) SYN 報(bào)文。
• 第二次握手：服務(wù)器收到 SYN 報(bào)文之后，會(huì)應(yīng)答一個(gè) SYN+ACK 報(bào)文。
• 第三次握手：客戶(hù)端收到 SYN+ACK 報(bào)文之后，會(huì)回應(yīng)一個(gè) ACK 報(bào)文。
• 服務(wù)器收到 ACK 報(bào)文之后，三次握手建立完成。

作用是為了確認(rèn)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(rèn)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(hù)端發(fā)送網(wǎng)絡(luò)包，服務(wù)端收到了。

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

• 第二次握手：服務(wù)端發(fā)包，客戶(hù)端收到了。

這樣客戶(hù)端就能得出結(jié)論：服務(wù)端的接收、發(fā)送能力，客戶(hù)端的接收、發(fā)送能力是正常的。不過(guò)此時(shí)服務(wù)器并不能確認(rèn)客戶(hù)端的接收能力是否正常。

• 第三次握手：客戶(hù)端發(fā)包，服務(wù)端收到了。

這樣服務(wù)端就能得出結(jié)論：客戶(hù)端的接收、發(fā)送能力正常，服務(wù)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(rèn)雙方的接收與發(fā)送能力是否正常。

這樣回答其實(shí)也是可以的，但我覺(jué)得，這個(gè)過(guò)程我們應(yīng)該要描述的更詳細(xì)一點(diǎn)，因?yàn)槿挝帐值倪^(guò)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(huì)問(wèn)的點(diǎn)。

所以我覺(jué)得在回答三次握手的時(shí)候，我們應(yīng)該要描述的詳細(xì)一點(diǎn)，而且描述的詳細(xì)一點(diǎn)意味著可以扯久一點(diǎn)。

加分的描述我覺(jué)得應(yīng)該是這樣：剛開(kāi)始客戶(hù)端處于 Closed 的狀態(tài)，服務(wù)端處于 Listen 狀態(tài)。

然后：

• 第一次握手：客戶(hù)端給服務(wù)端發(fā)一個(gè) SYN 報(bào)文，并指明客戶(hù)端的初始化序列號(hào) ISN(c)。此時(shí)客戶(hù)端處于 SYN_Send 狀態(tài)。
• 第二次握手：服務(wù)器收到客戶(hù)端的 SYN 報(bào)文之后，會(huì)以自己的 SYN 報(bào)文作為應(yīng)答，并且也是指定了自己的初始化序列號(hào) ISN(s)。

同時(shí)會(huì)把客戶(hù)端的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示自己已經(jīng)收到了客戶(hù)端的 SYN，此時(shí)服務(wù)器處于 SYN_REVD 的狀態(tài)。

• 第三次握手：客戶(hù)端收到 SYN 報(bào)文之后，會(huì)發(fā)送一個(gè) ACK 報(bào)文，當(dāng)然，也是一樣把服務(wù)器的 ISN + 1 作為 ACK 的值，表示已經(jīng)收到了服務(wù)端的 SYN 報(bào)文，此時(shí)客戶(hù)端處于 establised 狀態(tài)。
• 服務(wù)器收到 ACK 報(bào)文之后，也處于 establised 狀態(tài)，此時(shí)，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(gè)，保證不虧。例如：

• 確認(rèn)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(hào)，為后面的可靠傳送做準(zhǔn)備。
• 如果是 HTTPS 協(xié)議的話，三次握手這個(gè)過(guò)程，還會(huì)進(jìn)行數(shù)字證書(shū)的驗(yàn)證以及加密密鑰的生成。

單單這樣還不足以應(yīng)付三次握手，面試官可能還會(huì)問(wèn)一些其他的問(wèn)題，例如：

①(ISN)是固定的嗎

三次握手的一個(gè)重要功能是客戶(hù)端和服務(wù)端交換 ISN(Initial Sequence Number)，以便讓對(duì)方知道接下來(lái)接收數(shù)據(jù)的時(shí)候如何按序列號(hào)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(rèn)號(hào)，因此 ISN 是動(dòng)態(tài)生成的。

②什么是半連接隊(duì)列

服務(wù)器第一次收到客戶(hù)端的 SYN 之后，就會(huì)處于 SYN_RCVD 狀態(tài)，此時(shí)雙方還沒(méi)有完全建立其連接，服務(wù)器會(huì)把此種狀態(tài)下請(qǐng)求連接放在一個(gè)隊(duì)列里，我們把這種隊(duì)列稱(chēng)之為半連接隊(duì)列。

當(dāng)然還有一個(gè)全連接隊(duì)列，就是已經(jīng)完成三次握手，建立起連接的就會(huì)放在全連接隊(duì)列中。如果隊(duì)列滿(mǎn)了就有可能會(huì)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。

這里在補(bǔ)充一點(diǎn)關(guān)于SYN-ACK 重傳次數(shù)的問(wèn)題：

• 服務(wù)器發(fā)送完SYN-ACK包，如果未收到客戶(hù)確認(rèn)包，服務(wù)器進(jìn)行首次重傳，等待一段時(shí)間仍未收到客戶(hù)確認(rèn)包，進(jìn)行第二次重傳。
• 如果重傳次數(shù)超過(guò)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(duì)列中刪除。

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

③三次握手過(guò)程中可以攜帶數(shù)據(jù)嗎

很多人可能會(huì)認(rèn)為三次握手都不能攜帶數(shù)據(jù)，其實(shí)第三次握手的時(shí)候，是可以攜帶數(shù)據(jù)的。

也就是說(shuō)，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(gè)問(wèn)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(wù)器，那他每次都在第一次握手中的 SYN 報(bào)文中放入大量的數(shù)據(jù)。

因?yàn)楣粽吒揪筒焕矸?wù)器的接收、發(fā)送能力是否正常，然后瘋狂著重復(fù)發(fā) SYN 報(bào)文的話，這會(huì)讓服務(wù)器花費(fèi)很多時(shí)間、內(nèi)存空間來(lái)接收這些報(bào)文。

也就是說(shuō)，第一次握手可以放數(shù)據(jù)的話，其中一個(gè)簡(jiǎn)單的原因就是會(huì)讓服務(wù)器更加容易受到攻擊了。

而對(duì)于第三次的話，此時(shí)客戶(hù)端已經(jīng)處于 established 狀態(tài)，也就是說(shuō)，對(duì)于客戶(hù)端來(lái)說(shuō)，他已經(jīng)建立起連接了，并且也已經(jīng)知道服務(wù)器的接收、發(fā)送能力是正常的了，所以能攜帶數(shù)據(jù)頁(yè)沒(méi)啥毛病。

關(guān)于三次握手的，HTTPS 的認(rèn)證過(guò)程能知道一下更好，不過(guò)我就不說(shuō)了，留著寫(xiě) HTTP 面試相關(guān)時(shí)的文章再說(shuō)。

四次揮手

四次揮手也一樣，千萬(wàn)不要對(duì)方一個(gè) FIN 報(bào)文，我方一個(gè) ACK 報(bào)文，再我方一個(gè) FIN 報(bào)文，對(duì)方一個(gè) ACK 報(bào)文。

然后結(jié)束，要說(shuō)的詳細(xì)一點(diǎn)，例如像下面這樣就差不多了，要把每個(gè)階段的狀態(tài)記好，我上次面試就被問(wèn)了幾個(gè)了，呵呵。我答錯(cuò)了，還以為自己答對(duì)了，當(dāng)時(shí)還解釋的頭頭是道，呵呵。

剛開(kāi)始雙方都處于 establised 狀態(tài)，假如是客戶(hù)端先發(fā)起關(guān)閉請(qǐng)求，則：

• 第一次揮手：客戶(hù)端發(fā)送一個(gè) FIN 報(bào)文，報(bào)文中會(huì)指定一個(gè)序列號(hào)。此時(shí)客戶(hù)端處于 FIN_WAIT1 狀態(tài)。
• 第二次握手：服務(wù)端收到 FIN 之后，會(huì)發(fā)送 ACK 報(bào)文，且把客戶(hù)端的序列號(hào)值 +1 作為 ACK 報(bào)文的序列號(hào)值，表明已經(jīng)收到客戶(hù)端的報(bào)文了，此時(shí)服務(wù)端處于 CLOSE_WAIT 狀態(tài)。
• 第三次揮手：如果服務(wù)端也想斷開(kāi)連接了，和客戶(hù)端的第一次揮手一樣，發(fā)給 FIN 報(bào)文，且指定一個(gè)序列號(hào)。此時(shí)服務(wù)端處于 LAST_ACK 的狀態(tài)。
• 第四次揮手：客戶(hù)端收到 FIN 之后，一樣發(fā)送一個(gè) ACK 報(bào)文作為應(yīng)答，且把服務(wù)端的序列號(hào)值 +1 作為自己 ACK 報(bào)文的序列號(hào)值，此時(shí)客戶(hù)端處于 TIME_WAIT 狀態(tài)。

需要過(guò)一陣子以確保服務(wù)端收到自己的 ACK 報(bào)文之后才會(huì)進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)

• 服務(wù)端收到 ACK 報(bào)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(gè)狀態(tài)了，這個(gè)是面試的高頻考點(diǎn)，就是要理解，為什么客戶(hù)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(wù)器是否已經(jīng)收到了我們的 ACK 報(bào)文，如果沒(méi)有收到的話，服務(wù)器會(huì)重新發(fā) FIN 報(bào)文給客戶(hù)端，客戶(hù)端再次收到 ACK 報(bào)文之后，就知道之前的 ACK 報(bào)文丟失了，然后再次發(fā)送 ACK 報(bào)文。

至于 TIME_WAIT 持續(xù)的時(shí)間至少是一個(gè)報(bào)文的來(lái)回時(shí)間。一般會(huì)設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)，如果過(guò)了這個(gè)計(jì)時(shí)沒(méi)有再次收到 FIN 報(bào)文，則代表對(duì)方成功，就是 ACK 報(bào)文，此時(shí)處于 CLOSED 狀態(tài)。

這里我給出每個(gè)狀態(tài)所包含的含義，有興趣的可以看看：

• LISTEN：偵聽(tīng)來(lái)自遠(yuǎn)方 TCP 端口的連接請(qǐng)求。
• SYN-SENT：在發(fā)送連接請(qǐng)求后等待匹配的連接請(qǐng)求。
• SYN-RECEIVED：在收到和發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求后等待對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn)。
• ESTABLISHED：代表一個(gè)打開(kāi)的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶(hù)。
• FIN-WAIT-1：等待遠(yuǎn)程 TCP 的連接中斷請(qǐng)求，或先前的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。
• FIN-WAIT-2：從遠(yuǎn)程 TCP 等待連接中斷請(qǐng)求。
• CLOSE-WAIT：等待從本地用戶(hù)發(fā)來(lái)的連接中斷請(qǐng)求。
• CLOSING：等待遠(yuǎn)程 TCP 對(duì)連接中斷的確認(rèn)。
• LAST-ACK：等待原來(lái)發(fā)向遠(yuǎn)程 TCP 的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。
• TIME-WAIT：等待足夠的時(shí)間以確保遠(yuǎn)程 TCP 接收到連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)。
• CLOSED：沒(méi)有任何連接狀態(tài)。

最后，再放下三次握手與四次揮手的圖：