问题：TCP连接的四次挥手

四次挥手

先明确几个关键字：

同步 SYN ：synchronous。建立连接，将 SYN = 1。
序号 seq ：sequence。第一个字节的编号随机产生。
确认位 ACK： acknowledgement 。
ack :表示确认字段的值。
结束 FIN ： finish。FIN = 1 表示希望断开连接。
重置RST：重置。

四次挥手

• 第一次挥手：
  客户端向服务器端发送一段TCP报文，其中：标记位为FIN，序号为Seq=u；随后客户端进入FIN-WAIT-1阶段，即半关闭阶段。并且停止在客户端到服务器端方向上发送数据，但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据。
  注意：这里不发送的是正常连接时传输的数据(非确认报文)，而不是一切数据，所以客户端仍然能发送ACK确认报文。

• 第二次挥手：
  服务器端收到客户端发出的FIN标记位的TCP报文之后，结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段（半关闭状态）并返回一段TCP报文，其中：标记位为ACK，序号为Seq=v；确认号为ack=u+1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号ack的值；
  随后服务器端开始准备释放服务器端到客户端方向上的连接。
  客户端收到从服务器端发出的TCP报文之后，结束FIN-WAIT-1阶段，进入FIN-WAIT-2阶段
  前"两次挥手"既让服务器端知道了客户端想要释放连接，也让客户端知道了服务器端了解了自己想要释放连接的请求。于是，可以确认关闭客户端到服务器端方向上的连接了

• 第三次挥手：
  服务器端自从发出ACK确认报文之后，经过CLOSED-WAIT阶段，做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备，再次向客户端发出一段TCP报文，其中：
  标记位为FIN，ACK，表示“已经准备好释放连接了”。注意：这里的ACK并不是确认收到服务器端报文的确认报文。
  序号为Seq=w，确认号为Ack=U+1表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值。
  随后服务器端结束CLOSE-WAIT阶段，进入LAST-ACK阶段。并且停止在服务器端到客户端的方向上发送数据，但是服务器端仍然能够接收从客户端传输过来的数据。

• 第四次挥手：
  客户端收到从服务器端发出的TCP报文，确认了服务器端已做好释放连接的准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器端发送一段报文，其中：
  标记位为ACK表示“接收到服务器准备好释放连接的信号”。
  序号为Seq=U+1表示是在收到了服务器端报文的基础上，将其确认号Ack值作为本段报文序号的值。
  确认号为Ack=W+1表示是在收到了服务器端报文的基础上，将其序号Seq值作为本段报文确认号的值。
  随后客户端开始在TIME-WAIT阶段等待2MSL

为什么“握手”是三次，“挥手”却要四次？

TCP建立连接时之所以只需要"三次握手"，是因为在第二次"握手"过程中，服务器端发送给客户端的TCP报文是以SYN与ACK作为标志位的。SYN是请求连接标志，表示服务器端同意建立连接；ACK是确认报文，表示告诉客户端，服务器端收到了它的请求报文。即SYN建立连接报文与ACK确认接收报文是在同一次"握手"当中传输的，所以"三次握手"不多也不少，正好让双方明确彼此信息互通。TCP释放连接时之所以需要“四次挥手”,是因为FIN释放连接报文与ACK确认接收报文是分别由第二次和第三次"握手"传输的。

为何建立连接时一起传输，释放连接时却要分开传输？

• 建立连接时，被动方服务器端结束CLOSED阶段进入“握手”阶段并不需要任何准备，可以直接返回SYN和ACK报文，开始建立连接。
• 释放连接时，被动方服务器，突然收到主动方客户端释放连接的请求时并不能立即释放连接，因为还有必要的数据需要处理，所以服务器先返回ACK确认收到报文，经过CLOSE-WAIT阶段准备好释放连接之后，才能返回FIN释放连接报文。

为什么存在TIME_WAIT状态，要等2MSL?

• 1.可靠的终止TCP连接
  为的是确认服务器端是否收到客户端发出的ACK确认报文当客户端发出最后的ACK确认报文时，并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后，会设置一个时长为2MSL的计时器。MSL指的是Maximum Segment Lifetime：一段TCP报文在传输过程中的最大生命周期。2MSL即是服务器端发出为FIN报文和客户端发出的ACK确认报文所能保持有效的最大时长。服务器端在1MSL内没有收到客户端发出的ACK确认报文，就会再次向客户端发出FIN报文；

• 如果客户端在2MSL内，再次收到了来自服务器端的FIN报文，说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文，计时器重置，重新开始2MSL的计时；
• 否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文，说明服务器端正常接收了ACK确认报文，客户端可以进入CLOSED阶段，完成“四次挥手”。
  所以，客户端要经历时长为2SML的TIME-WAIT阶段；这也是为什么客户端比服务器端晚进入CLOSED阶段的原因

• 2. 保证让迟来的TCP报文段有足够的时间被识别并丢弃
     在Linux系统上，一个TCP端口不能被同时打开多次（两次及以上），当一个TCP连接处于TIME_WAIT状态时，我们将无法立即使用该连接占着的端口来建立一个新连接。反过来想，如果不存在TIME_WAIT状态，则应用程序能够建立一个和刚刚关闭的连接相似的连接（指相同的IP地址和端口号），这个新的连接被称为原来的连接的化身（incarnation）。新的化身连接可能会接收到属于原来连接的携带应用数据的TCP报文段（迟到的报文段），这显然是不应该发生的。这是TIME_WAIT状态存在的第二个原因。