动画解析TCP三次握手与四次挥手

在面试或实际开发中，TCP的三次握手和四次挥手是经常遇到的技术点。本文将通过动画的形式，形象地解析这一重要概念，帮助大家更好地掌握TCP连接的建立与断开机制。

TCP 三次握手详解

三次握手可以比喻为两个朋友在雾天相认的过程。假设张三和李四在一条街上相遇，但由于雾霾的影响，他们不能立刻确认对方的身份。为了确保彼此正确识别，他们通过一系列的动作来确认对方的存在。

首先，张三向李四发出信号（SYN），李四回应一个确认信号（ACK），表示他已经看到了张三。然而，为了进一步确认张三确实是在向他打招呼，李四也会发出自己的信号（SYN），张三再次确认（ACK）。此时，双方都确认了对方的身份，建立了稳定的连接。

在这个过程中，有两个关键的中间状态：SYN_SENT 和 SYN_RCVD。SYN_SENT 是发起连接一方的状态，表明已发送同步请求但尚未收到确认；SYN_RCVD 则是接收连接请求一方的状态，表明已收到同步请求并且已经发送了确认。

• SYN_SENT: 同步请求已发送
• SYN_RCVD: 同步请求已被接收

TCP 数据传输机制

一旦连接建立，双方就可以开始数据传输。这类似于张三和李四之间的对话，每说一句话都需要对方确认已收到信息。如果张三说了一句话，而李四没有及时回应，张三会认为信息丢失，需要重新发送。这种机制保证了数据的可靠传输。

此外，TCP还支持批量确认（Batch ACK），即接收方可以在接收多条消息后一次性确认所有消息，提高了传输效率。同时，TCP通过窗口机制控制发送速率，避免接收方因处理能力不足而导致数据溢出。

TCP 四次挥手过程

断开连接的过程相对复杂，需要四个步骤来完成。首先，一方（例如张三）发出终止连接的请求（FIN），另一方（李四）回应确认（ACK）。随后，李四也会发出自己的终止请求（FIN），张三再次确认（ACK）。这样，双方都确认了连接的终止。

值得注意的是，四次挥手中间的状态不会像三次握手中那样合并，因为TCP支持“半关闭”状态。这意味着一方可以停止发送数据，但仍能接收来自另一方的数据。直到双方都完成了数据的发送和接收，连接才会完全断开。

在四次挥手的过程中，还有一个重要的状态——TIME_WAIT。这是主动关闭连接的一方在最后一次确认后进入的一种状态，目的是防止旧的连接数据影响新建立的连接。TIME_WAIT 状态通常持续2倍的最大段生命周期（MSL），大约4分钟，以确保所有可能的延迟数据包都能被清除。