TCP 是一种面向连接的可靠传输协议，通过 三次握手 建立连接，通过 四次挥手 释放连接。
一、三次握手（建立连接）
过程
第一次握手（SYN=1, ACK=0）
• 客户端发送SYN报文（SYN=1, seq=x），进入SYN_SENT状态。
• 目的：请求建立连接，并告知初始序列号x。
第二次握手（SYN=1, ACK=1）
• 服务器收到SYN后，回复SYN+ACK报文（SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1），进入SYN_RCVD状态。
• 目的：
◦ 确认客户端的SYN（ack=x+1）。
◦ 请求建立连接（SYN=1），并告知自己的初始序列号y。
第三次握手（ACK=1）
• 客户端收到SYN+ACK后，发送ACK报文（ACK=1, seq=x+1, ack=y+1），进入ESTABLISHED状态。
• 服务器收到后也进入ESTABLISHED状态，连接建立成功。
• 目的：确认服务器的SYN（ack=y+1），完成双向确认。
为什么需要三次握手？
防止历史重复连接初始化造成资源浪费
• 如果只有两次握手，客户端可能因网络延迟重发SYN，服务器误认为这是一个新连接，导致资源浪费（如分配缓冲区）。
• 三次握手确保双方都确认彼此的发送和接收能力正常。
同步双方的初始序列号（ISN）
• TCP 使用序列号保证数据有序传输，三次握手让双方交换并确认各自的seq。
可靠建立连接
• 三次握手确保双方都能正确收发数据，避免单向通信问题。
二、四次挥手（释放连接）
过程
第一次挥手（FIN=1, ACK=0）
• 主动方（如客户端）发送FIN报文（FIN=1, seq=u），进入FIN_WAIT_1状态。
• 目的：请求关闭连接。
第二次挥手（ACK=1）
• 被动方（如服务器）收到FIN后，回复ACK报文（ACK=1, seq=v, ack=u+1），进入CLOSE_WAIT状态。
• 目的：确认客户端的关闭请求，并通知应用层准备关闭。
第三次挥手（FIN=1, ACK=1）
• 被动方（服务器）发送FIN报文（FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1），进入LAST_ACK状态。
• 目的：请求关闭自己的方向连接。
第四次挥手（ACK=1）
• 主动方（客户端）收到FIN后，回复ACK报文（ACK=1, seq=u+1, ack=w+1），进入TIME_WAIT状态。
• 被动方收到ACK后进入CLOSED状态。
• 主动方等待 2MSL（最大报文生存时间）后进入CLOSED状态。
• 目的：确保被动方的FIN被正确接收，防止旧数据干扰。
为什么需要四次挥手？
TCP 是全双工协议
• 连接是双向的，双方都需要独立关闭自己的发送通道。
• 第一次挥手关闭 A→B 的发送，第二次挥手确认；第三次挥手关闭 B→A 的发送，第四次挥手确认。
确保数据完全传输
• 被动方（如服务器）可能在收到FIN后仍有数据未发送完，需要先处理完数据再关闭（进入CLOSE_WAIT状态）。
防止旧数据干扰（TIME_WAIT）
• 主动方等待 2MSL（约 1-4 分钟）确保最后一个ACK能被接收，避免旧连接的延迟数据包干扰新连接。
三、总结对比
阶段三次握手四次挥手
目的建立连接释放连接
次数3 次4 次
原因防止历史连接、同步 ISN全双工关闭、确保数据完整
状态变化客户端：CLOSED → SYN_SENT → ESTABLISHED
服务器：CLOSED → LISTEN → SYN_RCVD → ESTABLISHED
主动方：ESTABLISHED → FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT → CLOSED
被动方：ESTABLISHED → CLOSE_WAIT → LAST_ACK → CLOSED
关键点
• 三次握手 确保双方收发能力正常，并同步初始序列号。
• 四次挥手 确保全双工连接安全关闭，避免数据丢失。
• TIME_WAIT 是 TCP 可靠性的重要保障，但可能占用端口资源（可通过调整SO_REUSEADDR优化）。
通过三次握手和四次挥手，TCP 实现了可靠、稳定的连接管理机制。
