Alamofire前奏之TCP三握四挥

创建TCP须要三次握手才能创建，而断开链接则须要四次挥手。

1、TCP三次握手🤝

TCP有6种标识：SYN（创建联机）、ACK（确认）、PSH（传送）、FIN（结束）、RST（重置）、URG（紧急）

上图所示即为TCP三次握手的请求示意图。

一、第1次握手

客户端向服务端发送链接请求报文。这时，报文首部中的同步序号SYN=1，同时随机生成初始序列号seq=x。此时，TCP客户端进程进入了SYN_SENT（同步已发送状态）状态。

TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但须要消耗掉一个序号。这是三次握手中的开始，表示客户端想和服务端创建链接。

二、第2次握手

服务端收到请求报文后，若是赞成创建链接，则发出确认报文。确认报文中SYN=1、ACK=1，确认序号ack=x+1，同时也为服务端随机初始化一个序列号seq=y。此时，服务端进程进入了SYN_RCVD（同步收到）状态。

这个报文也不携带数据，而且也要消耗掉一个序号。这个报文带有SYN（创建链接）和ACK（确认）标识。表示服务端询问客户端是否准备好链接。

三、第3次握手

客户端收到服务器发送的确认后，还要给服务端发送确认报文。确认报文中ACK=1、ack=y+1。此时，TCP链接创建，客户端进入ESTABLISHED（已创建链接）状态。

至此，客服端与服务端链接创建成功，能够互相通讯了。

2、TCP数据的传输过程

在创建链接后，两台主机就能够相互传输数据了。如图所示：

一、主机A初始 seq为1200， 滑动窗体为100，向主机B传递数据。

二、假设主机B在彻底成功接收数据的基础上，主机B为了确认这数据是否接收彻底，向主机A发送ACK包，并将Ack号设置为1301。

确认Ack号公式：Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1

三、主机A得到B传来的Ack（1301）后，开始发送Seq为1301，滑动窗体为100的数据。

如此循环。。。直到数据所有发送完成。但这只是数据彻底发送正确的状况，假如某个数据包由于某种缘由丢失了，那又该如何呢？以下图所示

上图所示中，经过 Seq=1301数据包向主机B传递100字节的数据，但中间发生了错误，致使主机B未收到。通过一段时间后，主机A仍未收到对于Seq 1301 的ACK确认，所以尝试数据重传。

为了完成数据重传，TCP套接字每次发送数据包时都会启动定时器，若是在必定时间内没有收到目标机器传回的ACK确认包，那么当定时器超时时，数据包就会被重传。

3、TCP四次挥手👋

上图所示即为TCP四次挥手示意图。

一、第1次挥手

客户端发送一个FIN（结束），用来关闭客户端与服务端之间的链接。

客户端进程发出链接释放报文，而且中止发送数据。释放数据报文首部中FIN=1，其序列号seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1）。此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。

二、第2次挥手

服务端收到这个FIN，服务端发回一个ACK（确认）报文，ACK=1、ack=u+1，而且带上本身的序列号seq=v。此时，服务端进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。

服务端通知高层的应用进程，客户端向服务端的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据发送了，可是服务器若发送数据，客户端依然要接收。这个状态还要持续一段时间，这段时间就是CLOSE-WAIT状态持续的时间。

客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送链接释放报文。

三、第3次挥手

服务端发送一个FIN（结束）到客户端，服务端关闭客户端的链接。

服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送链接释放报文，FIN=1、ack=w+1。因为在半关闭状态，服务器极可能又发送数据，假定此时的序列号为seq=w。此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

四、第4次挥手

客户端发送ACK（确认）报文确认，并将确认的序号+1，关闭链接完成。

客户端收到服务器的链接释放报文后，必须发出确认，ACK=1、ack=w+1，本身的序列号seq=u+1。此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。

注意：此时TCP链接尚未释放，必须通过2MSL（最后报文段寿命）的时间后，没有收到服务器端的ACK，认为服务器端已经正常关闭链接，因而本身也关闭链接，进入CLOSED状态。

服务端在收到ACK确认报文后，就当即进入CLOSED状态。

4、关于三握四挥的思考

一、为何要三次握手？而不是两次握手？

假如客户端发送了第一个链接的请求报文，可是因为网络很差，这个请求没有当即到达服务端，而是在某个网络节点中滞留了，直到某个时间才到达服务端。

原本这已是一个失效的报文，可是服务端接收到这个请求报文后，仍是会向客户端发出确认的报文，表示赞成链接。

假如不采用三次握手，那么只要服务端发出确认，新的链接就创建了，但其实这个请求失效的，客户端并不会再向服务端发送确认信息。可是服务端认为链接已经创建，会一直等待客户端发送数据。这样，服务端的不少资源就白白浪费了，采用三次握手就是为了防止这种状况的发生。服务端会由于收不到客户端的确认报文，就知道客户端并无创建链接。

为了保证有效链接的创建，这就是三次握手的做用。

二、为何要四次挥手？

当关闭链接时，当收到客户端的FIN报文时，仅表示对方没有数据发送了，可是并不表明服务端自身的全部数据都传输完成了，因此不必定会立刻关闭链接。只有当服务端的数据发送完毕后，服务端再次发送FIN报文给客户端，来通知客户端赞成关闭链接。

因此服务端在收到客户端的FIN报文后，会发送一个ACK报文，表示确认收到关闭链接报文了，直到服务端报文数据传输完毕后，再发送FIN报文给客户端表示服务端赞成关闭了。所以会有四次挥手。