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个人对三次握手/四次挥手的理解:
1.三体
2.爱情
一.可靠数据传输原理
1.经完全可靠信道的可靠数据传输：rdt 1.0
2.经具有比特差错信道的可靠数据传输：rdt 2.0
2.1.rdt2.1
2.2.rdt2.2
3.rdt3.0
4.最终完善的协议:流水线可靠数据传输协议
二.TCP连接管理
1. TCP三次握手
2. TCP连接的释放一共需要四步，因此称为『四次挥手』：
个人对三次握手/四次挥手的理解:
1.三体
三体中大刘提出了一个很重要的理论”猜疑链“.在俩个文明只能知道对方存在却无法交流的下,你不知道对方文明的善意或恶意,在都有可能发生技术爆炸的前提下,你只能拼命发展科技消灭对方.
现在我们假设文明之间采用量子通讯解决了交流问题.那么解决猜疑链需要交流几次呢?最少需要三步,即TCP三次握手:第一次交流:
地球(客户端):喂喂,三体兄弟,听得到吗(SYN=1)?我们绝对善良诚实,大家一起创建和谐宇宙.这是我们的诚意体现–人类百科全书(seq=client_isn),期待你们的回复.Over.
第二次交流:
三体(服务端):喂喂,听到了听到了(SYN=1).地球兄弟,我们收到了你们的公报了(ack=client_isn+1).我们也是很友好的啊,这是我们的诚意体现–半人马座安全条约(seq=server_isn),期待你们的回复Over.
信息发出后,三体人内部讨论:我们收到他们信息了,他们收没收到我们的啊?他们怎么还不回我们啊?不会有诈吧?惴惴不安得等待中,地球来信了.
第三次交流:
地球(客户端):不好意思啊三体兄弟,刚网卡了.不过看来通讯没啥问题,以后不用太担心(SYN=0),我们收到了你们的安全公约了(ack=server_isn+1),看来大家都是文明人.顺便给你们传了下我们的音乐大全(seq=client_isn+1),你们好好品味下.现在这连接稳定,你们那边有啥文化艺术也发来看看呗.
……
我是善意的,
你知道我是善意的,你也是善意的,
我知道你是善意的,我也知道你知道我是善意的.
猜疑链消除,可靠连接建立.
2.爱情
为什么双向奔赴的爱情才是最美好的?因为双方都做好了准备,郎有情,妾有意.三次握手即可成功.那为什么你向左,我向右的时候不能三次确认就完了呢?
你以为的分手:
小明:受不了了,分手!
小红:渣男!分就分,老娘有的是人追!
小明:再见!
实际上的分手:
四次挥手,俩次断开一个连接
小红:不上进,不陪我,分手!(FIN)
小明:啊?这么突然,先等等,我做错什么了?给我个机会我一定改!你别走啊!(ACK)
小明把自己关在房间了, 经过一番痛苦的挣扎,在审视了自己无数次后.小明–他悟了!(CLOSE_WAIT)
小明:我终于明白了.我也是个顶天立地的人,怎么就变成这样了呢?
搬起砖就无法抱你,放下砖就无法养你.
深情总是被辜负,众人嘲讽我舔狗.
但我不怪你,因为你被物欲洗脑了,被消费主义裹挟了,被ZB异化了.祝你更好.
结束吧,再见,再也不见.(FIN)小红:拜拜!(他在说什么啊?听不懂.算了等下让我新男友买个LV包包,这么肥的凯子可得狠狠宰,他家在帝都魔都深圳加起来几百套房子呢!)(ACK)
下面从根上说一下TCP数据传输的原理.
一.可靠数据传输原理
可靠传输协议(Reliable Data Transfer Protocol)为上层实体提供了这样一种服务抽象:数据可以通过一条可靠的信道进行传输.TCP(Transmission Control Protocol)正是在此基础上的面向连接的可靠的运输协议.
一个可靠数据传输协议，将要面对以下问题：分组丢失、分组损坏到达、分组乱序到达
总结可靠传输需要的技术：检验和、序号、定时器、肯定和否定确认分组。
1.经完全可靠信道的可靠数据传输：rdt 1.0
最简答的情况，底层信号完全可靠，然而这在实际中不能实现
2.经具有比特差错信道的可靠数据传输：rdt 2.0
1.0缺陷:比特可能受损(实际上怎么可能不受损)
2.0方案:肯定确认(Positive Acknowledgment)和否定确认(Negative Acknowledgment)即我们经常提到的:ACK和NAK
基于这样重传机制的可靠数据传输协议称为自动重传请求(Automatic Repeat reQuest)协议.
2.1.rdt2.1
2.0缺陷:ACK和NAK分组也可能受损
2.1方案:在数据分组添加一新字段,让发送方对其数据分组编号,即将发送数据分组的序号(Sequence Number)放在该字段(最初都是0和1)(几乎所有数据传输协议都采用这种方法).
2.2.rdt2.2
2.1缺陷:接受方接受一个受损的分组,就会发一个NAK.不发NAK,对上一个正确分组发一个ACK效果也一样(懒).发送方接收到对一个分组的两个ACK（冗余ACK）后，就知道接收方没有正确接收到跟在确认两次的分组后面的分组。
2.2方案(优化):接收方包括由一个ACK报文所确认的分组序号,让发送方明确重传哪个分组
3.rdt3.0
2.2缺陷:网络中经常丢包,丢包无法检测
3.0方案:基于时间的重传机制,需要一个倒数定时器(Countdown Timer).
有了定时,分组就会交替发送.所以称为比特交替协议(Alternating-Bit Protocol).
接收方与2.2相同
4.最终完善的协议:流水线可靠数据传输协议
3.0缺陷:它是一个停等协议(每发送一个分组都得等待确认这个分组),效率太低了
流水线方案:允许发送多个分组无需等待确认.当然需要做些措施来保证可靠:
①增加序号范围:因为每个分组(不算重传)必须有唯一序号,而且有许多个在输送中未确认的报文
②协议发送方和接收方俩端也必须缓存多个分组.
③所需序号范围和缓存要求取决于怎么处理丢失,损坏和延时过大.俩种基本方法:回退N步(Go-Back_N,GBN)和选择重传(Selective Repeat,SR).
二.TCP连接管理
1. TCP三次握手
PS：TCP协议中，主动发起请求的一端称为『客户端』，被动连接的一端称为『服务端』。不管是客户端还是服务端，TCP连接建立完后都能发送和接收数据。
起初，服务器和客户端都为CLOSED状态。在通信开始前，双方都得创建各自的传输控制块（TCB）。服务器创建完TCB后遍进入LISTEN状态，此时准备接收客户端发来的连接请求。
第一次握手
客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段的头部中SYN=1，ACK=0，seq=x。请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。
PS1：SYN=1，ACK=0表示该报文段为连接请求报文。
PS2：x为本次TCP通信的字节流的初始序号。
TCP规定：SYN=1的报文段不能有数据部分，但要消耗掉一个序号。
第二次握手
服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1。
该应答发送完成后便进入SYN-RCVD状态。PS1：SYN=1，ACK=1表示该报文段为连接同意的应答报文。
PS2：seq=y表示服务端作为发送者时，发送字节流的初始序号。
PS3：ack=x+1表示服务端希望下一个数据报发送序号从x+1开始的字节。
第三次握手
当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文段，表示：服务端发来的连接同意应答已经成功收到。
该报文段的头部为：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。
客户端发完这个报文段后便进入ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED状态，此时连接的建立完成！
为什么连接建立需要三次握手，而不是两次握手？
防止失效的连接请求报文段被服务端接收，从而产生错误。PS：失效的连接请求：若客户端向服务端发送的连接请求丢失，客户端等待应答超时后就会再次发送连接请求，此时，上一个连接请求就是『失效的』。
若建立连接只需两次握手，客户端并没有太大的变化，仍然需要获得服务端的应答后才进入ESTABLISHED状态，而服务端在收到连接请求后就进入ESTABLISHED状态。此时如果网络拥塞，客户端发送的连接请求迟迟到不了服务端，客户端便超时重发请求，如果服务端正确接收并确认应答，双方便开始通信，通信结束后释放连接。此时，如果那个失效的连接请求抵达了服务端，由于只有两次握手，服务端收到请求就会进入ESTABLISHED状态，等待发送数据或主动发送数据。但此时的客户端早已进入CLOSED状态，服务端将会一直等待下去，这样浪费服务端连接资源。
2. TCP连接的释放一共需要四步，因此称为『四次挥手』：
我们知道，TCP连接是双向的，因此在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。
第一次挥手
若A认为数据发送完成，则它需要向B发送连接释放请求。该请求只有报文头，头中携带的主要参数为：
FIN=1，seq=u。此时，A将进入FIN-WAIT-1状态。PS1：FIN=1表示该报文段是一个连接释放请求。
PS2：seq=u，u-1是A向B发送的最后一个字节的序号。
第二次挥手
B收到连接释放请求后，会通知相应的应用程序，告诉它A向B这个方向的连接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态，并向A发送连接释放的应答，其报文头包含：
ACK=1，seq=v，ack=u+1。PS1：ACK=1：除TCP连接请求报文段以外，TCP通信过程中所有数据报的ACK都为1，表示应答。
PS2：seq=v，v-1是B向A发送的最后一个字节的序号。
PS3：ack=u+1表示希望收到从第u+1个字节开始的报文段，并且已经成功接收了前u个字节。
A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发送连接释放请求。第二次挥手完成后，A到B方向的连接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。但B到A方向的连接仍然存在，B可以继续向A发送数据。
第三次挥手
当B向A发完所有数据后，向A发送连接释放请求，请求头：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。B便进入LAST-ACK状态。
第四次挥手
A收到释放请求后，向B发送确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。该状态会持续2MSL时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态，撤销TCB。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态，撤销TCB。
为什么A要先进入TIME-WAIT状态，等待时间后才进入CLOSED状态？为了保证B能收到A的确认应答。
若A发完确认应答后直接进入CLOSED状态，那么如果该应答丢失，B等待超时后就会重新发送连接释放请求，但此时A已经关闭了，不会作出任何响应，因此B永远无法正常关闭。
参考文章：计算机网络（自顶向下方法）学习笔记_王文萱的博客-CSDN博客_计算机网络自顶向下方法