計算機網絡--TCP三次握手和四次揮手
TCP（傳輸控制協議）
TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議。通過三次握手建立連接，通訊完成時要拆除連接，由於TCP是面向連接的所以只能用於端到端的通訊。TCP提供的是一種可靠的數據流服務，采用“帶重傳的肯定確認”技術來實現傳輸的可靠性。
TCP報文首部格式：
一、建立連接(三次握手)
TCP連接建立過程：首先Client端發送連接請求報文，Server段接受連接後回復ACK報文，並為這次連接分配資源。Client端接收到ACK報文後也向Server段發生ACK報文，並分配資源，這樣TCP連接就建立了。
置位概念：根據TCP的包頭字段，存在3個重要的標識ACK、SYN、FIN
- ACK:"acknowledge"確認標誌"。
- SYN:"synchronize"請求同步標誌，位數置1，表示建立TCP連接。
- FIN："Finally"結束標誌，位數置1，表示斷開TCP連接。
- seq:"sequance"序列號。
- ack:"acknowledge"確認號。
三次握手過程說明：
1、由客戶端發送建立TCP連接的請求報文，其中報文中包含seq序列號，是由發送端隨機生成的，並且將報文中的SYN字段置為1，表示需要建立TCP連接。（SYN=1，seq=x，x為隨機生成數值）
2、由服務端回復客戶端發送的TCP連接請求報文，其中包含seq序列號，是由回復端隨機生成的，並且將SYN置為1，而且會產生ACK字段，ACK字段數值是在客戶端發送過來的序列號seq的基礎上加1進行回復，以便客戶端收到信息時，知曉自己的TCP建立請求已得到驗證。（SYN=1，ACK=x+1，seq=y，y為隨機生成數值）這裏的ack加1可以理解為是確認和誰建立連接。
3、客戶端收到服務端發送的TCP建立驗證請求後，會使自己的序列號加1表示，並且再次回復ACK驗證請求，在服務端發過來的seq上加1進行回復。（SYN=1，ACK=y+1，seq=x+1）
為什麽要三次揮手？
在只有兩次“握手”的情形下，假設Client想跟Server建立連接，但是卻因為中途連接請求的數據報丟失了，故Client端不得不重新發送一遍；這個時候Server端僅收到一個連接請求，因此可以正常的建立連接。但是，有時候Client端重新發送請求不是因為數據報丟失了，而是有可能數據傳輸過程因為網絡並發量很大在某結點被阻塞了，這種情形下Server端將先後收到2次請求，並持續等待兩個Client請求向他發送數據...問題就在這裏，Cient端實際上只有一次請求，而Server端卻有2個響應，極端的情況可能由於Client端多次重新發送請求數據而導致Server端最後建立了N多個響應在等待，因而造成極大的資源浪費！所以，“三次握手”很有必要！
二、斷開連接(四次揮手)
TCP連接斷開過程：假設Client端發起中斷連接請求，也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文後，意思是說"我Client端沒有數據要發給你了"，但是如果你還有數據沒有發送完成，則不必急著關閉Socket，可以繼續發送數據。所以你先發送ACK，"告訴Client端，你的請求我收到了，但是我還沒準備好，請繼續你等我的消息"。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態，繼續等待Server端的FIN報文。當Server端確定數據已發送完成，則向Client端發送FIN報文，"告訴Client端，好了，我這邊數據發完了，準備好關閉連接了"。Client端收到FIN報文後，"就知道可以關閉連接了，但是他還是不相信網絡，怕Server端不知道要關閉，所以發送ACK後進入TIME_WAIT狀態，如果Server端沒有收到ACK則可以重傳。“，Server端收到ACK後，"就知道可以斷開連接了"。Client端等待了2MSL後依然沒有收到回復，則證明Server端已正常關閉，那好，我Client端也可以關閉連接了。Ok，TCP連接就這樣關閉了！
四次揮手過程說明：
1、客戶端發送斷開TCP連接請求的報文，其中報文中包含seq序列號，是由發送端隨機生成的，並且還將報文中的FIN字段置為1，表示需要斷開TCP連接。（FIN=1，seq=x，x由客戶端隨機生成）2、服務端會回復客戶端發送的TCP斷開請求報文，其包含seq序列號，是由回復端隨機生成的，而且會產生ACK字段，ACK字段數值是在客戶端發過來的seq序列號基礎上加1進行回復，以便客戶端收到信息時，知曉自己的TCP斷開請求已經得到驗證。（FIN=1，ACK=x+1，seq=y，y由服務端隨機生成）
3、服務端在回復完客戶端的TCP斷開請求後，不會馬上進行TCP連接的斷開，服務端會先確保斷開前，所有傳輸到A的數據是否已經傳輸完畢，一旦確認傳輸數據完畢，就會將回復報文的FIN字段置1，並且產生隨機seq序列號。（FIN=1，ACK=x+1，seq=z，z由服務端隨機生成）
4、客戶端收到服務端的TCP斷開請求後，會回復服務端的斷開請求，包含隨機生成的seq字段和ACK字段，ACK字段會在服務端的TCP斷開請求的seq基礎上加1，從而完成服務端請求的驗證回復。（FIN=1，ACK=z+1，seq=h，h為客戶端隨機生成）
至此TCP斷開的4次揮手過程完畢
為什麽要四次揮手？
試想一下，假如現在你是客戶端你想斷開跟Server的所有連接該怎麽做？第一步，你自己先停止向Server端發送數據，並等待Server的回復。但事情還沒有完，雖然你自身不往Server發送數據了，但是因為你們之前已經建立好平等的連接了，所以此時他也有主動權向你發送數據；故Server端還得終止主動向你發送數據，並等待你的確認。其實，說白了就是保證雙方的一個合約的完整執行！
三、TCP連接中的11種狀態
1、一開始，建立連接之前服務器和客戶端的狀態都為CLOSED；
2、服務器創建socket後開始監聽，變為LISTEN狀態；
3、客戶端請求建立連接，向服務器發送SYN報文，客戶端的狀態變味SYN_SENT；
4、服務器收到客戶端的報文後向客戶端發送ACK和SYN報文，此時服務器的狀態變為SYN_RCVD；
5、然後，客戶端收到ACK、SYN，就向服務器發送ACK，客戶端狀態變為ESTABLISHED；
6、服務器端收到客戶端的ACK後變為ESTABLISHED。此時3次握手完成，連接建立！
由於TCP連接是全雙工的，斷開連接會比建立連接麻煩一點點。
1、客戶端先向服務器發送FIN報文，請求斷開連接，其狀態變為FIN_WAIT1；
2、服務器收到FIN後向客戶端發送ACK，服務器的狀態圍邊CLOSE_WAIT；
3、客戶端收到ACK後就進入FIN_WAIT2狀態，此時連接已經斷開了一半了。如果服務器還有數據要發送給客戶端，就會繼續發送；
4、直到發完數據，就會發送FIN報文，此時服務器進入LAST_ACK狀態；
5、客戶端收到服務器的FIN後，馬上發送ACK給服務器，此時客戶端進入TIME_WAIT狀態；
6、再過了2MSL長的時間後進入CLOSED狀態。服務器收到客戶端的ACK就進入CLOSED狀態。
至此，還有一個狀態沒有出來：CLOSING狀態。
CLOSING狀態表示：
客戶端發送了FIN，但是沒有收到服務器的ACK，卻收到了服務器的FIN，這種情況發生在服務器發送的ACK丟包的時候，因為網絡傳輸有時會有意外。
LISTEN：等待從任何遠端TCP 和端口的連接請求。- SYN_SENT：發送完一個連接請求後等待一個匹配的連接請求。
- SYN_RECEIVED：發送連接請求並且接收到匹配的連接請求以後等待連接請求確認。
- ESTABLISHED：表示一個打開的連接，接收到的數據可以被投遞給用戶。連接的數據傳輸階段的正常狀態。
- FIN_WAIT_1：等待遠端TCP 的連接終止請求，或者等待之前發送的連接終止請求的確認。
- FIN_WAIT_2：等待遠端TCP 的連接終止請求。
- CLOSE_WAIT：等待本地用戶的連接終止請求。
- CLOSING：等待遠端TCP 的連接終止請求確認。
- LAST_ACK：等待先前發送給遠端TCP 的連接終止請求的確認（包括它字節的連接終止請求的確認）
- TIME_WAIT：等待足夠的時間過去以確保遠端TCP 接收到它的連接終止請求的確認。
- TIME_WAIT 兩個存在的理由：1.可靠的實現tcp全雙工連接的終止；2.允許老的重復分節在網絡中消逝。
- CLOSED：不在連接狀態（這是為了方便描述假想的狀態，實際不存在）。
參考博客：http://blog.51cto.com/jinlong/2065461
計算機網絡--TCP三次握手和四次揮手