TCP 连接管理：三次握手与四次挥手

TCP 是面向连接的可靠传输协议，连接建立与释放分别靠"三次握手"与"四次挥手"完成。这两张时序图是网络面试出现频率最高的考题，要求既能画图，又能解释"为什么是三次、为什么是四次"。

报文段关键字段

• 序号 seq：本报文段数据第一个字节的编号，用于排序与去重。
• 确认号 ack：期望收到的下一个序号，含义是"此前的字节我都收到了"。
• 标志位：SYN 建立连接、ACK 确认、FIN 关闭连接、RST 重置、PSH 立即交付。

三次握手：建立连接

目的是同步双方的初始序号，并确认双方收发能力都正常：

客户端                                    服务器
  │ 1. SYN=1, seq=x                      │
  │────────────────────────────────────>│ 服务器: SYN_RCVD
  │ 2. SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1      │
  │<────────────────────────────────────│
  │ 3. ACK=1, seq=x+1, ack=y+1           │
  │────────────────────────────────────>│ 服务器: ESTABLISHED
  │ (客户端收到后进入 ESTABLISHED)          │

为什么不能只握两次？ 防止"已失效的连接请求"突然到达服务器：若第一次握手的请求因网络滞留后到达，服务器会误以为客户端要连接而白白建立空连接、浪费资源。第三次握手让服务器确认客户端确实想连，从而规避。

四次挥手：关闭连接

TCP 是全双工的，每一方向都要单独关闭，因此需要四次：

客户端                                    服务器
  │ 1. FIN=1, seq=u   (客户端不再发数据)    │
  │────────────────────────────────────>│
  │ 2. ACK=1, ack=u+1                   │
  │<────────────────────────────────────│ 服务器继续发送剩余数据
  │ 3. FIN=1, seq=w   (服务器数据也发完)    │
  │<────────────────────────────────────│
  │ 4. ACK=1, ack=w+1                   │
  │────────────────────────────────────>│ 服务器: CLOSED
  │ 客户端等待 2MSL 后关闭                  │

为什么挥手要四次？ 被动关闭方收到 FIN 时可能还有数据要发送，不能把"确认"与"关闭"合并成一次，必须拆成 ACK 与 FIN 两步，故比握手多一次。

TIME_WAIT 的意义

主动关闭的一方在发出最后一个 ACK 后，要等待 2MSL（两倍最大报文段生存时间）才彻底关闭：

• 保证最后一个 ACK 若丢失，能有机会重发；
• 让本连接迟到的旧报文在网络中消亡，避免污染后续新连接。

运维中服务端出现大量 TIME_WAIT，常见于短连接频繁建立关闭的场景。

连接状态速查

状态	所处阶段
LISTEN	服务端在端口上等待连接
SYN_SENT / SYN_RCVD	三次握手进行中
ESTABLISHED	连接已建立，可传输数据
FIN_WAIT_1 / FIN_WAIT_2	主动关闭方挥手中
CLOSE_WAIT	被动方等应用调用 close()
TIME_WAIT	主动方等待 2MSL 后关闭

实战提示：netstat 看到大量 CLOSE_WAIT，通常说明对方关闭连接后，本端应用没有正确执行 close()，多半是代码漏关了连接或流未读完。

小结：三次握手同步序号并验证双向通道，四次挥手因全双工半关闭而多一拍。画熟两张时序图，讲清"为何三次/四次"与 TIME_WAIT 的作用，TCP 连接管理这道大题即可从容作答。