1. tcp 的报文

1.1 概念

tcp 报文是 tcp 协议传输的数据单元，也叫作报文段

1.2 报文格式图

1.3 报文格式分析

2. 三次握手

2.1 概念

所谓三次握手 (Three-Way Handshake) 即建立 tcp 连接，就是指建立一个 tcp 连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket 编程中，这一过程由客户端执行 connect 来触发。

2.2 流程图

第一次握手：

Client 将标志位 SYN 置为1，随机产生一个值 Seq=X，并将该数据包发送给 Server，Client 进入 SYN_SENT 状态，等待 Server 确认。

第二次握手：

Server 收到数据包后由标志位 SYN=1 知道 Client 请求建立连接，Server 将标志位 SYN 和 ACK 都置为1，Ack=X+1，随机产生一个值Seq=Y，并将该数据包发送给 Client 以确认连接请求，Server 进入 SYN_RCVD 状态。

第三次握手：

Client 收到确认后，检查 Ack 是否为 X+1，ACK 是否为1，如果正确则将标志位 ACK 置为1，Ack=Y+1，并将该数据包发送给 Server，Server 检查 Ack 是否为 Y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client 和 Server 进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手，随后 Client 与 Server 之间可以开始传输数据了。

3. 四次挥手

3.1 概念

四次挥手 (Four-Way Wavehand) 即终止 tcp 连接，就是指断开一个 tcp 连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在 socket 编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行 close 来触发。

由于 tcp 连接是全双工的，因此每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个 FIN 来终止这一方向的连接，收到一个 FIN 只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个 tcp 连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了 FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

3.2 流程图

第一次挥手：

Client 发送一个 FIN，用来关闭 Client 到 Server 的数据传送，Client 进入 FIN_WAIT_1 状态。

第二次挥手：

Server 收到 FIN 后，发送一个 ACK 给 Client，确认序号为收到序号+1 (与 SYN 相同，一个 FIN 占用一个序号)，Server 进入CLOSE_WAIT 状态。

第三次挥手：

Server 发送一个 FIN，用来关闭 Server 到 Client 的数据传送，Server 进入 LAST_ACK状态。

第四次挥手：

Client 收到 FIN 后，Client 进入 TIME_WAIT 状态，接着发送一个 ACK 给 Server，确认序号为收到序号+1，Server 进入 CLOSED状态，完成四次挥手。

4. 为什么握手是三次

首先，我们要知道 tcp 是全双工的，即客户端在给服务器端发送信息的同时，服务器端也可以给客户端发送信息。而半双工的意思是 A 可以给 B 发，B 也可以给 A 发，但是 A 在给 B 发的时候，B 不能给 A 发，即不同时，为半双工。 单工为只能 A 给 B 发，B 不能给 A 发； 或者是只能 B 给 A 发，不能 A 给 B 发。

我们假设 A 和 B 是通信的双方。我理解的握手实际上就是通信，发一次信息就是进行一次握手。

第一次握手： A 给 B 打电话说，你可以听到我说话吗？

第二次握手： B 收到了 A 的信息，然后对 A 说： 我可以听得到你说话啊，你能听得到我说话吗？

第三次握手： A 收到了 B 的信息，然后说可以的，我要给你发信息啦！

在三次握手之后，A 和 B 都能确定这么一件事： 我说的话，你能听到； 你说的话，我也能听到，这样就可以开始正常通信了。

如果两次，那么 B 无法确定 B 的信息 A 是否能收到，所以如果 B 先说话，可能后面的 A 都收不到，会出现问题 。如果四次，那么就造成了浪费，因为在三次结束之后，就已经可以保证 A 可以给 B 发信息，A 可以收到 B 的信息； B 可以给 A 发信息，B 可以收到 A 的信息。

5. 为什么挥手是四次

A："喂，先这样，不说了 (FIN)。" A -> FIN_WAIT1

B: "我知道了 (ACK)。稍等，我还有话说 (传输数据)。" B-> CLOSE_WAIT | A-> FIN_WAIT2

B: "好了，我说完了，我也没什么可说了 (FIN)。" B -> LAST_ACK

A: "我知道了(ACK)。" A -> TIME_WAIT | B -> CLOSED

A 等待 2MSL，保证 B 收到了消息，否则重说一次"我知道了"，A -> CLOSED

这样，通过四次挥手，可以把该说的话都说完，并且 A 和 B 都知道自己没话说了，对方也没话说了，然后就挂掉电话(断开链接)了。

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