TCP三次握手四次挥手

    所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发。

TCP三次握手
        （1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
        （2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
        （3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
        
        SYN攻击：
                在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：
                #netstat -nap | grep SYN_RECV

为什么要有第三次握手？

相信前两次握手大家都很好理解，一次是客户端向服务端发出连接请求，此时只能是客户端向服务端发送数据，而服务端不能向客户端发送数据；第二次是服务端向客户端发送的连接请求，这次过后双方都可以发送数据了；那其实两次连接就能解决问题的，为什么还要第三次呢？
其实，第三次的握手是为了防止已经失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，从而产生错误。这个已经失效的连接报文段是怎么来的？ 因为客户端在发送了SYN数据报后可能又这种情况，因为当时网络拥塞，所以过了超时重传的等待时间后客户端没有收到服务端的确认，所以它又发送了第二次SYN报文段，此时服务端发送过来了SYN应答报文段。但是可能过了一会，刚刚处于拥塞环境的SYN报文段又到达了服务端，这时服务端会认为客户端想和自己建立第二次连接，于是又向客户端发送了SYN应答报文段，而此时客户端可能已经完成了数据传送并释放了和服务端的连接，它的状态会变为CLOSED,从而导致永远无法收到服务端发来的SYN报文段，从而使服务端一直再等待客户端发来数据，这样会浪费许多服务端的资源。
所以，就引入了第三次握手，例如上面的情况，客户端在收到应答报文段后不会想服务端再次发送确认，所以服务端也就无法建立连接。

所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发。

TCP四次挥手
        由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。
        （1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
        （2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
        （3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
        （4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

    为什么要有四次挥手相比于为什么要有三次握手应该不难理解，四次挥手分别是各自互相发送FIN报文，以及发送对对方FIN报文的确认报文，值得一提的是为什么在最后一次挥手后要等待2*MSL的时间？
这样做是为了保证A的最后一次挥手（ACK报文段）能够到达B。出了LAST-ACK状态的B如果收不到A的ACK字段，那么他会在重传一次FIN+ACK字段，A收到后会重传一次确认，重新启动时间等待计时器（2*MSL），如果A不等待2MSL，如果最后一次确认没有传到B， 那么B的重传A就再也收不到了，那么B就会一直重传，并永远无法释放连接。