TCP连接管理（三次握手，四次挥手）

一、回顾一下TCP包头

源端口号（Source Port）：16 位字段，表示发送方的端口号。

目的端口号（Destination Port）：16 位字段，表示接收方的端口号。

序列号（Sequence Number）：32 位字段，表示发送方发送的字节流的序列号。用于实现数据的可靠传输和顺序传递。

确认号（Acknowledgment Number）：32 位字段，表示接收方期望接收的下一个字节的序列号。用于实现数据的可靠传输和确认。

数据偏移（Data Offset）：4 位字段，表示 TCP 首部的长度，以 32 位的字为单位。最大值为 15，对应的首部长度为 60 字节。

保留（Reserved）：6 位字段，保留供将来使用，目前置为 0。

U/A/P/R/S/F：各占 1 位的标志位。
U：紧急（Urgent）标志位，表示紧急指针字段是否有效。
A：确认（Acknowledgment）标志位，表示确认号字段是否有效。
P：推送（Push）标志位，表示接收方应该尽快将数据交给应用层。
R：复位（Reset）标志位，用于中断连接。
S：同步（Synchronize）标志位，用于建立连接 三次握手。
F：终止（Finish）标志位，用于释放连接 四次挥手。
窗口大小（Window Size）：16 位字段，表示接收方的窗口大小，用于流量控制。

校验和（Checksum）：16 位字段，用于校验 TCP 首部和数据的完整性。

紧急指针（Urgent Pointer）：16 位字段，仅在紧急标志位为 1 时有效，表示紧急数据的边界。

TCP 报文段的首部长度为 20 字节（不包括选项字段）。首部长度可变取决于选项字段的存在与长度。

二、连接的建立——“三次握手”

TCP 建立连接的过程叫做握手。
采用三报文握手：在客户和服务器之间交换三个 TCP 报文段，以防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了，因而产生 TCP 连接建立错误。

1. B 的 TCP 服务器进程先创建传输控制块 TCB，准备接受客户进程的连接请求。

2. A 的 TCP 向 B 主动发出连接请求报文段，其包头中的同步位 SYN = 1，并选择序号 seq = x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。
   注意：TCP规定，SYN 报文段（即SYN = 1的报文段）不能携带数据，但要消耗掉一个序号。

3. B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。
   B 在确认报文段中应使 SYN = 1，使 ACK = 1，其确认号 ack = x + 1，自己选择的序号 seq = y。
   这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号。

4. A 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK = 1，确认号 ack = y + 1。
   A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。
   TCP 标准规定：ACK 报文段可以携带数据。
   但如果不携带数据，则不消耗序号。下一个数据报文段的序号仍是 seq = x + 1。

5. B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也通知其上层应用进程：TCP 连接已经建立。双方可以开始数据传送。

三、连接的建立——“四次挥手”

TCP 连接释放过程比较复杂。
数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。
TCP 连接释放过程是四报文握手。

1. A 的应用进程先向其 TCP 发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭 TCP 连接。
   A 把连接释放报文段首部的 FIN = 1，其序号seq = u，等待 B 的确认。
   TCP规定：FIN 报文段即使不携带数据，也消耗掉一个序号。

2. B 发出确认，ACK=1，确认号 ack = u+1，这个报文段的序号 seq = v。
   TCP 服务器进程通知高层应用进程。
   从 A 到 B 这个方向的连接就释放了，TCP 连接处于半关闭 (half-close) 状态。B 若发送数据，A 仍要接收。

3. 若 B 已经没有要向 A 发送的数据，其应用进程就通知 TCP 释放连接。
   FIN=1，ACK=1，确认号 ack = u+1。

4. A 收到连接释放报文段后，必须发出确认。
   ACK=1，确认号 ack=w+1，自己的序号 seq = u + 1

保活计时器

1. 用来防止在 TCP 连接出现长时期空闲。

2. 通常设置为 2 小时 。

3. 若服务器过了 2 小时还没有收到客户的信息，它就发送探测报文段。

4. 若发送了 10 个探测报文段（每一个相隔 75 秒）还没有响应，就假定客户出了故障，因而就终止该连接。