背景：TCP，即傳輸控制協(xié)議，是一種面向連接的可靠的，基于字節(jié)流的傳輸層協(xié)議。作用是在不可靠的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上提供一個可靠的端到端的字節(jié)流服務(wù)，為了準(zhǔn)確無誤的將數(shù)據(jù)送達(dá)目的地，TCP協(xié)議采納三次握手策略。

一、TCP報文

TCP報文格式圖：

上圖中的幾個字段需要重點介紹下：

PS：ACK、SYN和FIN這些大寫的單詞表示標(biāo)志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小寫的單詞表示序號。

標(biāo)志位：

注意：不要將確認(rèn)序號ack與標(biāo)志位中的ACK搞混了。

二、三次握手(Three-Way Handshake)

原理：

第一次握手：建立連接是，客戶端發(fā)送syn包（syn=x）到服務(wù)器，并進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；SYN：同步序列號。

第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認(rèn)客戶的SYN（ack=x+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)。

第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK（ack=y+1）,此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態(tài)，完成三次握手。

為什么要三次握手？

三次握手的最主要目的是「雙方確認(rèn)自己與對方的發(fā)送與接收是正常的」。

第一次握手：Client什么都不能確認(rèn)；Server確認(rèn)了對方發(fā)送正常。

第二次握手：Client確認(rèn)了：自己發(fā)送、接收正常，對方發(fā)送、接收正常；Server確認(rèn)了：自己接受正常，對方發(fā)送正常。

第三次握手：Client確認(rèn)了：自己發(fā)送、接受正常，對方發(fā)送，接受正常；Server確認(rèn)了：自己發(fā)送了、接受正常，對方發(fā)送、接受正常。

所以三次握手就能確認(rèn)雙方收發(fā)功能是否正常。

通俗的說法：

Client：喂！聽的到嗎？

Server：可以，我聽的到。

Client：好的，我們都能互相聽的對方的話，可以開始通信了。

三次握手為什么不用兩次，或者四次？

因為只有三次才最合適，三次通信是最小值，兩次通信無法確認(rèn)雙方收發(fā)功能的正常，而四次通信則顯得有些冗余。

三、四次揮手(Four-Way Wavehand)

意義：所謂四次揮手，即終止TCP連接，就是指斷開一個TCP連接時，需要客戶端和服務(wù)的總共發(fā)送4個包以確認(rèn)連接到斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務(wù)的任意一方執(zhí)行close來觸發(fā)，流程如下圖所示：

由于TCP連接時是全雙工的，因此，每個方向都必須要單獨進(jìn)行關(guān)閉，這一原則是主動方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個FIN來終止主動方發(fā)送數(shù)據(jù)的連接，收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動來，即不會再收到主動方的數(shù)據(jù)，但是在這個TCP連接上被動方仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，直到被動方也發(fā)送了FIN。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動關(guān)閉。

原理：

第一次揮手：Client發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉CIient到Server的數(shù)據(jù)傳輸，Client進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)。

第二次揮手：Server收到FIN后，發(fā)送一個ACK給Client，確認(rèn)序號為收到，序號+1（與SYN相同，一個FIN占用一個序號），Server進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)。

第三次揮手：Server發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳輸，Server進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)。

第四次揮手：Client收到FIN后，Client進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個ACK給Server，確認(rèn)序號為收到，序號+1，Server進(jìn)入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。

通俗的說法：

Client：我已經(jīng)說完了。

Server：我收到了，等等我，我還沒說完。

Server：好了，我也說完了。

Client：好的，那我們通信結(jié)束。

上面是一方主動關(guān)閉，另一方被動關(guān)閉的情況，實際中還會出現(xiàn)同時發(fā)起關(guān)閉的情況，如下圖所示：

為什么建立連接是三次握手，而關(guān)閉連接卻是四次揮手呢？

這是因為服務(wù)端在LISTEN狀態(tài)下，收到建立連接請求的SYN報文后，把ACK和SYN放在一個報文里發(fā)送給客戶端。而關(guān)閉連接是，當(dāng)收到對方的FIN報文是，僅僅表示對方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了，但是還能接收數(shù)據(jù)，已方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對方了，所以已方可以立即close，也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方后，再發(fā)送FIN報文給對方來表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接，因此，已方ACK和FIN一般都會分開發(fā)送。

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