TCP 四次挥手：为什么需要四次而不是三次？

TCP 四次挥手（Four-way Handshake）是 TCP 连接终止的标准过程，其设计为四次而不是三次的原因主要与 TCP 协议的双向通信特性以及确保数据传输的可靠性有关。以下是详细解释：

1. TCP 是全双工协议

• TCP 连接是双向的，数据可以在两个方向上独立传输。
• 当一端（如客户端）决定关闭连接时，它只能关闭自己这一侧的发送通道，但仍然可以接收来自另一端（如服务器）的数据。
• 因此，连接的关闭需要双方各自独立地关闭自己的发送通道。

2. 四次挥手的过程

• 第一次挥手：客户端发送 FIN 报文，表示客户端不再发送数据，但可以继续接收数据。
• 第二次挥手：服务器收到 FIN 后，发送 ACK 报文，确认客户端的 FIN 请求。
• 第三次挥手：服务器完成数据处理后，发送自己的 FIN 报文，表示服务器也不再发送数据。
• 第四次挥手：客户端收到服务器的 FIN 后，发送 ACK 报文，确认服务器的 FIN 请求。

3. 为什么不是三次挥手？

• 如果采用三次挥手，服务器在收到客户端的 FIN 后，可能会立即发送自己的 FIN 和 ACK 合并为一个报文。但这样做存在以下问题：
  1. 数据未发送完毕：服务器可能还有未发送完的数据，需要等待数据处理完成后再发送 FIN。
  2. 可靠性问题：合并 FIN 和 ACK 可能导致客户端误认为服务器已经关闭，但实际上服务器仍在处理数据。
• 因此，四次挥手的设计确保了双方都能独立、可靠地关闭连接。

4. TIME_WAIT 状态的作用

• 在第四次挥手后，客户端会进入 TIME_WAIT 状态，等待一段时间（通常是 2MSL，Maximum Segment Lifetime）后才完全关闭连接。
• 这是为了确保服务器收到最后的 ACK，并处理网络中可能滞留的旧报文，避免新连接收到旧数据。

总结

TCP 四次挥手的设计是为了保证双向连接的可靠关闭，确保双方都能独立完成数据的发送和接收。虽然看起来比三次挥手多了一次交互，但这是 TCP 协议为了保证数据传输的完整性和可靠性而做出的必要设计。