TCP Handshake

温故而知新，TCP协议学习已经是很久以前了，今天再温习一下。

TCP 是面向连接的，面向连接的意思是TCP要经过3次握手来建立连接，  TCP是全双工的， 两端可以独立收发packets， ，4次握手断开连接。

首先我们从TCP建立连接握手开始：

客户端与服务器建立握手的过程

1）客户端Host A发送TCP sync packet给HOST B，同时指定一个随机的sequence number X；

2） 服务器Host B接收到A的Sync packet；

3）服务器发送SYNC-ACK packet给客户端，同时把A的串号X+1赋值给ACK  number，同时指定一个随机的sequence number Y；

4）客户端接收到SYNC-ACK；

5）客户端发送SYNC packet给服务器，同时把B的串号Y+1赋值给ACK  number；

6）服务器端接收到SYNC；

到此TCP socket 连接建立起来了。

Diagram：

Synchronize 和 Acknowledge消息是通过TCP header里面的 SYNC和ACK bit来表示的。SYNC-ACK消息就是把SYNC和ACK 位全部设为1。

我们可以通过SYNC, SYNC-ACK, ACK消息来知道当前状态，正在打开连接，同步中还是已经建立连接。

当双方的通信终止的时候， 同样需要4次握手来关闭连接，关闭连接可以由双方中任何一方终止连接。

关闭连接的过程如下：

1）A是主动断开连接方， 把FIN位设为1，seq num u是通信过程中的A发送的字节数+1，此报文的tcp len为0，为TCP协议规定

2） 此时A连接状态为Fin-wait-1；

3）B收到Fin报文;

4)  B发送ACK报文确认FIN，ACK num是A的seq num u +1， 同时发送自己的seq num v，v是B发送所有字节数+1；

5）此时B处于Close Wait状态， 这个状态服务器B正在等待服务应用关掉连接；

6）Client A收到ACK报文；

7）Client状态改为FIN Wait 2，这个状态的时候， 从客户端A到服务端B的连接以及关闭， 客户端等待服务器关闭TCP连接。

8）服务器应用程序关闭了TCP 连接。

9）服务器端发送FIN-ACK报文。

10）服务器端状态改变为Last ACK，等待client 发送ACK。

11）客户端A收到FIN；

12）客户端A发送ACK到服务器端；

13）客户端A开启一个定时器，用来处理last ACK被丢失， 服务器重新发送FIN；

14）客户端等待服务器重新发送FIN 在time wait状态；

15）服务器接收到ACK；

16）服务器把连接置为close状态；

17）客户端time wait 定时器超时，客户端连接变为close状态；

Diagram：

Time Wait定时器有两个作用：

1） 确保B能够收到最后一个ACK。如果ACK报文丢失，B会超时重传FIN+ACK，A在Time Wait状态可以重新发送ACK，并且重置定时器。如果B一直收不到last ACK，B会一直处于Close Wait状态。通过定时器可以确保TCP的全双工连接终止。

2）让老的失效的packet在网络中失效，TCP不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的化身，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个TCP连接的时 候，来自连接先前化身的重复分组已经在网络中消逝。

在建立连接的时候， 同时也协商MSS，MSS由TCP header中表示， 采用TCP双方中最小的MSS， MSS的计算方法为MTU - IP header - TCP header

引用：

本文参考附件的PDF及以下链接：

http://packetlife.net/blog/2010/aug/4/tcp-windows-and-window-scaling/