文心快码帮你解大厂面试题：TCP关闭连接过程，为什么要4次挥手？

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@Comate
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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