TCP（Transfer control protocol）传输控制协议
一、两种传输模式：
TCP 面向有连接可靠 常用于点对点 通信
UDP 面向无连接高速 常用于点对面 直播
二、数据方向：
在互联网的通信中，永远是客户端主动连接到服务端
三、端口的作用：
计算机用于数据通信的虚拟接口
四、端口类型：
物理端口 用于连接物理设备，例如网线、USB等
虚拟端口 用于数据传输，例如：80/21/22等
补充：虚拟端口范围是：1-65535
五、三次握手：
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。
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。ACK:确认字符（acknowledgement character）
同步SYN：连接建立时用于同步序号。SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）
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。
注意：ACK、SYN和FIN这些大写的单词表示标志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小写的单词表示序号。
1、握手过程：
相当于对话：
client：我要跟你连接了 （ SYN=1， ACK= 0 连接请求 ）server：好了，可以连接 （ SYN=1, ACK=1 请求确认 ）
client: 确认连接 （ SYN=0, ACK=1 连接确认 ）
00 SYN=0,ACK=O 简写没有操作
10 SYN=1,ACK=0 SYN=1连接请求
11 SYN=1,ACK=1 SYN=1,ACK=1请求确认
01 SYN=0,ACK=1 ACK=1连接确认
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。
2、字段含义：
字段含义
URG紧急指针是否有效。为1，表示某一位需要被优先处理
ACK表示响应，确认号是否有效，一般置为1。
PSH表示有DATA数据传输，提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走。
RST对方要求重新建立连接，复位。
SYN请求建立连接，并在其序列号的字段进行序列号的初始值设定。建立连接，设置为1。
FIN希望断开连接，表示关闭连接
3、为何需要三次握手：
一次握手打破TCP可靠性
二次握手服务器需等待
4、英文术语：
LISTEN监听
SYN-SENTSYN已发送
SYN-RCVDSYN已接收
ESTABLISHED已经连接
六、四次断开
断开过程：
相当于对话：
client：我要跟你分手
server：收到，（没空回复，不想理它）
server：有空了，回复那就分手吧
client: 确认分手快乐
00 FIN=0,ACK=0 简写没有操作
10 FIN=1,ACK=0 断开请求
11 FIN=1,ACK=1 请求确认
01 FIN=0,ACK=1 断开确认
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（等于前面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）。
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2∗∗MSL（最长报文段寿命）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。
常见面试题
【问题1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
答1：（Server端可能在忙与其他Client的数据传输，要等Server端完成自己的工作在回复Client端，和它确认断开）
答2：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。
【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。
【问题3】为什么不能用两次握手进行连接？
答1：假定C给S发送一个连接请求，S收到了，并发送了确认，按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，C不知道是否可以确认连接。
答2：3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。
现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
【问题4】如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
答1：保活计时器，每隔一段时间会进行检查，检查多次了之后还没有连接上的话就会关闭连接。
答2：TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
