TCP三次握手与四次挥手

①、TCP 报文格式

1. TCP 报头中的源端口号和目的端口号与 IP 数据报中的源 IP 和目的 IP 唯一确定一条 TCP 连接，TCP 在发送数据前必须在彼此间建立连接
2. 报文主要段的意思：
   1. 序号(seq)：表示发送的数据字节流，确保TCP传输有序，对每个字节编号
   2. 确认号(ack)：期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号，当前报文段最后一个字节的序号加1即为确认号
   3. 确认(ACK)：当 ACK = 1时，确认号有效；当 ACK = 0时，确认号无效
   4. 同步(SYN)：连接建立请求时同步序号，当 SYN = 1时，表示请求连接
   5. 终止(FIN)：用来释放一个连接，当 FIN = 1时，表示此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放连接

②、三次握手过程

建立 TCP 连接时，需要客户端和服务端共发送3个包

1. 第一次握手：客户端发送请求标志 SYN = 1 和初始序号 seq = x ，请求建立连接，客户端进入 SYN-SENT 状态
2. 第二次握手：服务端发送请求标志 SYN = 1，确认标志 ACK = 1，自己的序号 seq = y，客户端的确认序号 ack = x + 1，服务端进入 SYN-RCVD 状态
3. 第三次握手：客户端发送确认标志 ACK = 1，自己的序号 seq = x + 1，服务端的确认序号 ack = y + 1，发送完毕后，客户端和服务端进入 ESTABLISHED（TCP 连接成功）状态，完成三次握手

三次握手过程分析

1. 第一次：客户端发送请求到服务端，服务端知道客户端发送，自己接收正常
2. 第二次：服务端发送请求到客户端，客户端知道自己发送、接收正常，服务端发送、接收正常
3. 第三次：客户端发送请求到服务端，服务端知道客户端发送、接收正常，自己发送、接收也正常

综上所述，握手三次才能使双方都知道自己和对方发送和接收都正常

③、四次挥手过程

释放 TCP 连接时，需要客户端和服务端共发送4个包

1. 第一次挥手：客户端发送终止标志 FIN = 1，自己的序号 seq = u，客户端进入 FIN-WAIT-1 状态
2. 第二次挥手：服务端接收到客户端的连接释放报文，发送确认标志 ACK = 1，自己的序号 seq = v，客户端的确认号 ack = u + 1，服务端进入 CLOSE-WAIT 状态。这时候处于半关闭状态，客户端已经不再发送数据了，但是服务端若要发送数据，客户端依然要接收
3. 第三次挥手：客户端收到服务端的确认结果后，进入 FIN-WAIT-2 状态。服务端发送 终止标志 FIN = 1，确认标志 ACK = 1，自己的序号 seq = w，客户端的确认号 ack = u + 1，服务端进入 LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认
4. 第四次挥手：客户端接收到服务端的连接释放报文，发送确认标志 ACK = 1，自己的序号 seq = u + 1，服务端的确认号 ack = w + 1，客户端进入 TIME-WAIT（时间等待）状态。客户端必须经过2MSL（报文最大生存事件）后，才能进入 CLOSED 状态。而服务端只要接收到客户端的确认后，立即进入 CLOSED 状态

四次挥手分析

1. 第一次：客户端请求释放连接
2. 第二次：服务端确认客户端的释放连接
3. 第三次：服务端请求释放连接
4. 第四次：客户端确认服务端的释放连接

④、其他问题

为什么建立连接不是两次或四次握手？

1. 不是两次的原因：无法确定客户端的接收能力
2. 不是四次的原因：建立连接三次握手足够了，再多次用处不大

为什么连接的时候是三次握手，释放的时候是四次挥手？

1. 三次握手时，服务端把 SYN 和 ACK 放在一起发送给了客户端
2. 四次挥手时，服务端收到客户端的 FIN 报文时，仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据，必须等到所有的报文都发送完毕了，才能发送 FIN，因此先发一个 ACK 表示已经收到客户端的 FIN，延迟一段时间再发送 FIN

为什么客户端最后还要等待2MSL？

• 客户端需要保证最后一次发送的 ACK 报文到达服务端，如果服务端未收到，可以请求客户端重新发送，这样客户端还有时间重发，重启 2MSL 计时
• 1 个 MSL 确保四次挥手中主动关闭方最后的 ACK 报文最终能达到对端
• 1 个 MSL 确保对端没有收到 ACK 重传的 FIN 报文可以到达