为什么TCP需要三次握手和四次挥手

因为HTTP是一个基于TCP的协议,而TCP是一种可靠的传输层协议.

建立TCP连接时会发生:三次握手(three-way handshake)

firefox > nginx [SYN] 在么

nginx > firefox [SYN, ACK] 在

firefox > nginx [ACK] 知道了

关闭TCP连接时会发生:四次挥手(four-way handshake)

firefox > nginx [FIN] 我要关闭连接了

nginx > firefox [ACK] 知道了,等我发完包先

nginx > firefox [FIN] 我也关闭连接了

firefox > nginx [ACK] 好的,知道了

几个报文的标识的解释:

SYN: synchronization(同步)

ACK: acknowledgement(确认:告知已收到)

FIN: finish(结束)

在HTTP/1.1中,keep-alive能够复用TCP连接,减少TCP三次握手的次数,从而提升性能.

结合到PHP编程中,拿Swoole引擎内置的异步HTTP服务器来说说:

调用 $res->end() 将结束HTTP请求,但不会关闭HTTP连接,因为Swoole支持keep-alive.

调用 $serv->close($res->fd) 将关闭HTTP连接.

这种ack确认机制在应用逻辑开发上也是很有用的,比如你用PHP+Swoole开发一个即时通讯软件,要确保不丢消息,要做到:

A <=> Server <=> B

A发送消息给B后,如果A在指定时间内没有收到Server的消息通知,那么A就要超时重发. 正常情况下,Server收到A的消息后推送给B,B收到消息后通知Server,Server再通知A. 当然,A的超时重发可能会导致B收到重复的消息,所以B接受消息时要进行去重.

如果要考察HTTP,我觉得问下HTTP请求/响应报文的组成可能会更好.

HTTP请求报文组成:请求行+请求头+请求体

HTTP响应报文组成:响应行+响应头+响应体

请求行: 请求方法(HEAD/GET/POST) + 请求URL + HTTP协议版本

响应行: HTTP协议版本 + 状态码 + 状态码描述

请求头: 比如客户端的Cookie和User-Agent就放在这里.

响应头: 比如服务器的Set-Cookie和Server信息就放在这里.

请求体: 比如客户端POST的数据就放在这里(对比:GET的数据放在请求行的URL里).

响应体: 比如服务器返回的HTML和JSON数据就放在这里.

curl -I http://mysite

curl这样发起的HTTP请求的请求方法(request_method)就是HEAD,可以这样查看:

PHP-FPM: header("请求方法: $_SERVER['REQUEST_METHOD']");

Swoole: $res->header('请求方法', $req->server['request_method']);

先我们知道HTTP协议通常承载于TCP协议之上，HTTPS承载于TLS或SSL协议层之上

通过上面这张图我们能够知道。
在Http工作之前，Web浏览器通过网络和Web服务器建立链连接，该连接是通过Tcp来完成的，该协议和Ip共同组成了Internet，即著名的Tcp/Ip协议族，Http是比Tcp更高的应用层协议，一般Tcp接口的端口好是80。
TCP 被称为“面向连接”的传输层协议。关于它的具体细节，就不展开了。你只需知道：传输层主要有两个协议，分别是 TCP 和 UDP。TCP 比 UDP 更可靠。你可以把 TCP 协议想象成某个水管，发送端这头进水，接收端那头就出水。并且 TCP 协议能够确保，先发送的数据先到达（与之相反，UDP 不保证这点）

一、TCP简介

TCP(Transmission Control Protocol)　传输控制协议
TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:
位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(建立联机) ACK(确认) PSH(传送) FIN(结束) RST(重置) URG(紧急)
Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)

二、TCP三次握手

第一次握手：客户端发送了一个带有SYN(建立连接)的Tcp报文到服务器，这个三次握手中的开始。表示客户端想要和服务端建立连接。

第二次握手：服务端接收到客户端的请求，返回客户端报文，这个报文带有SYN(建立连接)和ACK(确认)标志，询问客户端是否准备好。

第三次握手：.客户端再次响应服务端一个ACK(确认)，表示我已经准备好。

思考：为什么要三次握手呢，有人说两次握手就好了
举一个例子：已失效的连接请求报文段，
client发送了第一个连接的请求报文，但是由于网络不好，这个请求没有立即到达服务端，而是在某个网络节点中滞留了，直到某个时间才到达server，本来这已经是一个失效的报文，但是server端接收到这个请求报文后，还是会想client发出确认的报文，表示同意连接。假如不采用三次握手，那么只要server发出确认，新的建立就连接了，但其实这个请求是失效的请求，client是不会理睬server的确认信息，也不会向服务端发送确认的请求，但是server认为新的连接已经建立起来了，并一直等待client发来数据，这样，server的很多资源就没白白浪费掉了，采用三次握手就是为了防止这种情况的发生，server会因为收不到确认的报文，就知道client并没有建立连接。这就是三次握手的作用。

三、TCP的四次挥手

第一次握手：TCP发送一个FIN(结束)，用来关闭客户到服务端的连接。

第二次握手：服务端收到这个FIN，他发回一个ACK(确认)，确认收到序号为收到序号+1，和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

第三次握手：服务端发送一个FIN(结束)到客户端，服务端关闭客户端的连接。

第四次握手：客户端发送ACK(确认)报文确认，并将确认的序号+1，这样关闭完成。

思考：那么为什么是4次挥手呢？
可能有人会有疑问，tcp我握手的时候为何ACK(确认)和SYN(建立连接)是一起发送。挥手的时候为什么是分开的时候发送呢.
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭 SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

四、TCP和UDP的区别

我这里简单列举几个，因为我还没有研究UDP这个协议。

1.基于连接与无连接；(UDP是非连接)

2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

3.UDP程序结构较简单

4.流模式与数据报模式；(TCP是流模式）

5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

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