文心快码帮你解大厂面试题:TCP关闭连接的过程,为什么要4次挥手,为什么最大等待时间是2*MSL?

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TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)关闭连接的过程需要进行4次挥手,这主要是为了确保数据的完整传输和双方的一致关闭。下面详细解释为什么需要4次挥手以及为什么最大等待时间是2*MSL(Maximum Segment Lifetime,最长报文段寿命)。

为什么需要4次挥手?

TCP连接的关闭过程需要确保双方都能够正确地释放资源,并且确保在关闭过程中不会有数据丢失。4次挥手的过程如下:

1.第一次挥手:主动关闭方发送一个FIN(Finish)报文段,表示本方没有数据要发送了,要求释放连接。此时,主动关闭方进入FIN_WAIT_1状态,等待对方的确认。

2.第二次挥手:被动关闭方收到FIN报文段后,发送一个ACK(Acknowledgment)报文段作为应答,表示同意释放连接。此时,被动关闭方进入Close_Wait状态,但是TCP连接并未完全关闭,被动关闭方还可以继续发送数据。

3.第三次挥手:被动关闭方在发送完所有数据后,也发送一个FIN报文段,请求对方关闭连接。此时,被动关闭方进入Last_Ack状态,等待对方的确认。

4.第四次挥手:主动关闭方收到对方的FIN报文段后,发送一个ACK报文段进行确认,然后进入Time_Wait状态。等待一段时间后(通常是2*MSL),如果没有收到对方的重传请求,则彻底关闭连接。

这个过程需要4次挥手的主要原因是:TCP是全双工通信,即双方都可以同时发送和接收数据。因此,在关闭连接时,需要分别确认双方都已经完成了数据的发送和接收。前两次挥手确保了主动关闭方不再发送数据,而后两次挥手则确保了被动关闭方也不再发送数据。

为什么最大等待时间是2*MSL?

在TCP的关闭过程中,最后一次挥手后,主动关闭方会进入Time_Wait状态,并等待一段时间(通常是2*MSL)再彻底关闭连接。这个等待时间的选择有以下几个原因:

1.确保关闭请求的ACK能够到达:由于网络中存在延迟和重传机制,最后一次挥手中的ACK有可能丢失。如果主动关闭方在发送完ACK后立即关闭连接,而被动关闭方没有收到这个ACK,那么被动关闭方会重传FIN报文段。因此,等待2*MSL可以确保被动关闭方有足够的时间重传FIN(如果需要的话),并收到主动关闭方的ACK。

2.避免已失效的报文段干扰新的连接:在网络中,旧的报文段有可能因为路由延迟等原因而延迟到达。等待2*MSL可以确保在本连接关闭前发出的所有报文段都已经从网络中消失,从而避免这些已失效的报文段干扰新的连接。

3.让本连接持续时间内所产生的所有报文段都从网络中消失:MSL是TCP报文段在网络中的最大生存时间。等待2*MSL可以确保在本连接存在期间产生的所有报文段(包括重传的报文段)都已经从网络中消失,从而确保连接的干净关闭。

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