详述TCP的三次握手和四次挥手及示意图

一．

TCP（传输控制协议：面向连接的可靠性传输协议，除完成传输层的基本工作外，还需保障传输的可靠性。）

TCP是基于OSI开放式系统互联参考模型七层中的传输层，在基于提供端口号与分段的任务而提供相应服务的两种协议之一（另一种为UDP）

1．握手过程中的符号简称：

TCB 传输控制块，打开后服务器/客户端进入监听（LISTEN）

SYN TCP报文标志位，该位为1时表示发起一个新连接

ACK TCP报文标志位，该位为1时，确认序号有效，确认接收到消息。TCP规定，在连接建立后所有报文的传输都必须把ACK置1

seq sequence number，报文初始序列号，代表发送的第一个字节的序号。

ack acknowledgement number，报文确认序号，代表希望收到的下一个数据的第一个字节的序号。

2.TCP的三次握手过程：

注意：不管请求还是应答，都是带两种数据：请求号SYN/应答号ACK+数据包报文号；

请求时要发请求号SYN，应答时要发送应答号ACK；在数据包传送时，发送方要发送当前数据包报文号seq和确认收到上一个数据包的确认报文号ack。

三次握手示意图：

前期：

TCP服务器创建传输控制块TCB，进入监听LISTEN状态，准备接收请求。

第一次握手：客户端——请求（发送请求SYN+数据包当前序列号seq，无需应答)

客户端创建传输控制块TCB，进入监听LISTEN状态。设置SYN=1，表示这是握手报文，并发送给服务器设置发送的数据包序列号seq=x此时客户端处于同步已发送SYN-SENT状态

第二次握手：服务器——确认（发送应答ACK+请求SYN+确认收到上一个数据包的确认号ack+当前数据包序列号seq)

设置ACK=1，表示确认应答。

设置ack=x+1，表示已收到客户端x之前的数据，希望下次数据从x+1开始设置SYN=1，表示握手报文，并发送给客户端

设置发送的数据包序列号seq=y此时服务器处于同步已接收SYN-RCVD状态

第三次握手：客户端——确认服务器的确认 （发送应答ACK+确认收到上一个数据包的确认号ack+当前数据包序列号seq，连接已建立，无需请求)

设置ACK=1，表示确认应答。

设置ack=y+1，表示收到服务器发来的序列号为seq=y的数据包，希望下次数据从y+1开始设置seq=x+1，表示接着上一个数据包seq=x继续发送至此三次握手结束，连接建立

二．

1.序列号seq：占4个字节，用来标记数据段的顺序，TCP把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号，第一个字节的编号由本地随机产生；给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号；序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。

2.确认号ack：占4个字节，期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号；序列号表示报文段携带数据的第一个字节的编号；而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号；因此当前报文段最后一个字节的编号+1即为确认号。确认ACK：占1位，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效(注意：为了防止混淆确认号和ACK，一般确认号写作ack，而ACK就写作ACK)

3.同步SYN：连接建立时用于同步序号。当SYN=1，ACK=0时表示：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示这是一个连接请求，或连接接受报文。SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1，握手完成后SYN标志位被置0。

终止FIN：用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接

4.TCP四次挥手的过程

1）客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1)，此时，客户端进入FIN_WAIT_1（终止等待1）状态。TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。

2）服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE_WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE_WAIT状态持续的时间。

3)客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN_WAIT_2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据，版关闭状态，skynet就支持这种半关闭状态，redis，nginx，memeched均不支持)。

4）服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST_ACK(最后确认)状态，等待客户端的确认。

5)客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME_WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2MSL（报文最大生存时间）（有的是2分钟，有的30s，1s等)的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

6) 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

  四次挥手示意图：