TCP连接四次挥手的过程，为什么是四次？

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假设客户端主动调用关闭连接，发送FIN报文给服务端，并且客户端进入FIN_WAIT1状态，然后服务端收到这个报文后，read会返回EOF，并且进入CLOSE_WAIT,并发送ACK报文给客户端，服务端在这个状态还是可以发送数据的。客户端收到这个ACK后，会进入FIN_WAIT2状态。
当服务端主动调用关闭连接函数的时候，发送一个FIN报文给客户端，服务端此时进入LAST_ACK状态。
客户端收到这个FIN报文后，会返回一个ACK报文，并进入TIME_WAIT状态，这个状态等待2个MSL时间才会关闭。服务端收到这个ACK后就会进入 CLOSE状态。
为什么需要四次挥手？
因为 TCP是全双工通信，两次挥手只能释放一端到另一端的TCP连接。
并且，只有四次挥手，才能确保 双方都能接收到最后一个数据报的ACK 。如果 使用三次握手 的话，服务器在发送最后一个数据段后立即关闭连接，而客户端可能因为网络原因接收不到这个数据，那么也就无法正常关闭。
参考答案：
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（1）四次挥手的过程
  1. 第一次挥手 ： 客户端发送一个 FIN 报文给服务端 ，表示自己要断开数据传送，报文中会 指定一个序列号 (seq=x) 。然后， 客户端进入 FIN-WAIT-1 状态 。
  2. 第二次挥手 ： 服务端收到 FIN 报文后 ， 回复 ACK 报文 给客户端，且把客户端的序列号值 +1 ，作为ACK报文的序列号 (seq=x+1) 。然后， 服务端进入 CLOSE-WAIT(seq=x+1) 状态 ， 客户端进入 FIN-WAIT-2 状态 。
  3. 第三次挥手 ：服务端也要断开连接时， 发送 FIN 报文给客户端，且指定一个序列号 (seq=y+1) ，随后服务端进入 LAST-ACK 状态 。
  4. 第四次挥手 ： 客户端收到 FIN 报文后，发出 ACK 报文进行应答 ，并把服务端的序列号值 +1 作为 ACK 报文序列号 (seq=y+2) 。 此时客户端进入 TIME-WAIT 状态 。 服务端在收到客户端的 ACK 报文后进入 CLOSE 状态 。 如果客户端等待 2MSL 没有收到回复，才关闭连接。
  • 客户端主动调用关闭连接的函数，于是就会发送 FIN 报文，这个 FIN 报文代表客户端不会再发送数据了，进入 FIN_WAIT_1 状态；
  • 服务端收到了 FIN 报文，然后马上回复一个 ACK 确认报文，此时服务端进入 CLOSE_WAIT 状态。在收到 FIN 报文的时候，TCP 协议栈会为 FIN 包插入一个文件结束符 EOF 到接收缓冲区中，服务端应用程序可以通过 read 调用来感知这个 FIN 包，这个 EOF 会被 放在已排队等候的其他已接收的数据之后 ，所以必须要得继续 read 接收缓冲区已接收的数据；
  • 接着，当服务端在 read 数据的时候，最后自然就会读到 EOF，接着 read() 就会返回 0，这时服务端应用程序如果有数据要发送的话，就发完数据后才调用关闭连接的函数，如果服务端应用程序没有数据要发送的话，可以直接调用关闭连接的函数 ，这时服务端就会发一个 FIN 包，这个 FIN 报文代表服务端不会再发送数据了，之后处于 LAST_ACK 状态；
  • 客户端接收到服务端的 FIN 包，并发送 ACK 确认包给服务端，此时客户端将进入 TIME_WAIT 状态；
  • 服务端收到 ACK 确认包后，就进入了最后的 CLOSE 状态；
  • 客户端经过 2MSL 时间之后，也进入 CLOSE 状态；
（2）为什么需要四次挥手
TCP 是全双工通信，可以双向传输数据。 任何一方都可以在数据传送结束后 发出连接释放的通知 ，待对方确认后 进入半关闭状态 。 当另一方也没有数据再发送的时候，则发出连接释放通知，对方确认后才会完全关闭 TCP 连接。 因此两次挥手可以释放一端到另一端的 TCP 连接，完全释放连接一共需要四次挥手 。
只有通过四次挥手，才可以确保双方都能接收到对方的最后一个数据段的确认 ，主动关闭方在发送完最后一个 ACK 后进入 TIME-WAIT 状态，这是 为了确保被动关闭方接收到最终的 ACK ，如果被动关闭方没有接收到，它可以重发 FIN 报文，主动关闭方可以再次发送 ACK 。
而如果使用三次挥手，被动关闭方可能在发送最后一个数据段后立即关闭连接，而主动关闭方可能因为网络原因接受不到这个数据段，那么也就无法正常关闭，而此时被动关闭方已经关闭连接了，也无法重传这个数据段。
为什么 TCP 挥手需要四次呢？
服务器收到客户端的 FIN 报文时，内核会马上回一个 ACK 应答报文， 但是服务端应用程序可能还有数据要发送，所以并不能马上发送 FIN 报文，而是将发送 FIN 报文的控制权交给服务端应用程序 ：
  • 如果服务端应用程序有数据要发送的话，就发完数据后，才调用关闭连接的函数；
  • 如果服务端应用程序没有数据要发送的话，可以直接调用关闭连接的函数，
从上面过程可知，**是否要发送第三次挥手的控制权不在内核，而是在被动关闭方（上图的服务端）的应用程序，因为应用程序可能还有数据要发送，由应用程序决定什么时候调用关闭连接的函数，当调用了关闭连接的函数，内核就会发送 FIN 报文了，**所以服务端的 ACK 和 FIN 一般都会分开发送。
FIN 报文一定得调用关闭连接的函数，才会发送吗？
不一定。
如果进程退出了，不管是不是正常退出，还是异常退出（如进程崩溃），内核都会发送 FIN 报文，与对方完成四次挥手。
计算机网络 - TCP 协议原理总结 | 春水煎茶 (writings.sh)

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