TCP 四次挥手详解及机制解析

TCP 的四次挥手是用于可靠终止连接的过程，确保双方都能安全关闭通信。以下是详细步骤和逻辑：

四次挥手流程

1. 第一次挥手（FIN）

   • 主动关闭方（如客户端）发送 FIN=1 报文，进入 FIN_WAIT_1 状态，表示不再发送数据，但可接收数据。

2. 第二次挥手（ACK）

   • 被动关闭方（如服务器）收到 FIN 后，回复 ACK 确认，进入 CLOSE_WAIT 状态。
   • 客户端收到 ACK 后进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器的关闭请求。
   • 此时连接处于半关闭状态：服务器仍可向客户端发送剩余数据。

3. 第三次挥手（FIN）

   • 服务器处理完数据后，发送 FIN=1 报文，进入 LAST_ACK 状态，表示准备关闭。

4. 第四次挥手（ACK）

   • 客户端收到 FIN 后，回复 ACK 确认，进入 TIME_WAIT 状态，等待 2MSL（最大报文生存时间）后关闭。
   • 服务器收到 ACK 后立即关闭连接。

关键机制解析

1. 为什么需要四次？

   • TCP 是全双工协议，双方需独立关闭各自的通道。
   • 被动关闭方可能需要时间处理剩余数据，因此 ACK 和 FIN 分开发送（无法合并为三次）。

2. TIME_WAIT 的作用

   • 防止旧连接的延迟报文干扰新连接（相同端口复用场景）。
   • 确保被动关闭方收到最后的 ACK（若 ACK 丢失，被动方会重传 FIN，客户端可再次响应）。

3. CLOSE_WAIT 状态的意义

   • 表示被动关闭方正在处理关闭前的收尾工作（如释放资源或发送剩余数据）。

特殊情况

• 三次挥手可能吗？
  如果服务器没有数据要发送，可能将 ACK 和 FIN 合并为一次发送（变为三次），但多数场景仍为四次。

示意图

客户端         服务器
  |––FIN––>       （客户端：FIN_WAIT_1）
  |<––ACK–––      （服务器：CLOSE_WAIT；客户端：FIN_WAIT_2）
  |<––FIN–––      （服务器：LAST_ACK）
  |––ACK–––>      （客户端：TIME_WAIT → 关闭；服务器：关闭）

理解四次挥手的关键是认识到 TCP 的双向通道独立关闭机制，以及通过状态和计时器保证可靠性。