最近在测试TCP通信的时候偶然发现挥手关闭连接的时候只进行了3次挥手，所以有必要详细了解下TCP通信的过程。
相关概念
? ? 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。
? ? 确认标识ACK：占1位，仅当ACK=1时，确认号才有效；ACK=0时，确认号无效。
? ? 同步标识SYN：连接建立时用于同步序号。当SYN=1，ACK=0时表示的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报文，或连接接受报文。SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才被置为1，握手完成后SYN标志位被置为0。
? ? 终止标识FIN：用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段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等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。以下是常用的标识符：
| 常用标识 | 含义 |
| URG | 紧急指针是否有效。为1时该段会被优先处理 |
| ACK | 确认数据包成功接收，一般置为1。 |
| PSH | 提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走。 |
| RST | 重置连接，复位。 |
| SYN | 请求建立连接，并在其序列号的字段进行初始值设定。建立连接，设置为1 |
| FIN | 希望断开连接，这个过程中可能还会继续接收数据。 |
TCP的三次握手过程理解
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=x）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=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RCVD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=y+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。
以下是抓包工具显示的3次握手的细节：
TCP数据传输过程理解
? ? ? ? TCP连接是双工的，连接的双方都可以主动发起数据传输，不过无论是那方发起TCP数据传输，都需要收到对方的确认才能认为对方收到了数据。发送方收到了ACK，表明接收方已经接收到数据，保证了数据的可靠达到。如果一定时间内未收到对方的ACK确认，就会重新发送TCP数据包。
? ? ? ? 接收方在收到数据后，并不会立即回复ACK,多个数据包可能只会收到一个ACK确认，这是由于ACK延迟确认机制引起的。一般ACK延迟发送的时间为200ms，但这个200ms并非收到数据后需要延迟的时间。系统有一个固定的定时器每隔200ms会来检查是否需要发送ACK包。这样做有两个目的：
1、ACK是可以合并的，也就是说如果连续收到两个TCP包，并不一定需要ACK两次，只要回复最终的ACK就可以了，降低了网络流量。
2、如果接收方有数据要发送，那么就会在发送数据的TCP数据包里，带上ACK信息。这样做，可以避免大量的ACK都以单独的TCP包发送，减少了网络流量
TCP的四次挥手过程理解?
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状态。TCP服务器通知上层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经不能发送数据了，但服务器依然可以向客户端发送数据。这个状态会持续一段时间(CLOSE-WAIT状态持续的时间)。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）。
3）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，由于是半关闭状态，服务器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。
4）客户端收到服务器的连接释放报文后，发出确认报文，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状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2?MSL（2倍最长报文段寿命）的时间(默认4分钟)后，才进入CLOSED状态，释放套接字资源。服务器收到客户端发出的确认后，立即进入CLOSED状态，结束这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早。
常见问题总结
1.为什么连接时是3次握手，关闭时却是4次挥手？是否总是4次挥手？
? ? ? ? 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Server端所有的报文都发送完，才能发送FIN报文，因此需要四步挥手。当然也并不总是四次挥手，当Server端收到FIN报文后如果没有需要发送的数据报文，中间的FIN和ACK可以合并一起进行发送，此时就是3次挥手。
以下抓包截图就只有3次挥手：
2.为什么不能用两次握手进行连接？
? ? ? ? 3次握手需要完成两个重要的功能，既要双方作好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也需要双方就初始序列号进行协商一致，这个序列号在握手的过程中被发送和确认。
? ? 如果只进行两次握手，可能会造成死锁。考虑计算机S和C之间的通信，假定客户端C给服务器端S发送一个连接请求SYN，S收到了这个SYN，并发送了确认应答ACK。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据了。此时S对C的连接确认应答ACK如果在传输中丢失，C将不知道S是否已准备好，也不知道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在发出的数据分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
3.为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能返回到CLOSED状态？?
? ? ? ? 虽然按道理讲，四个报文都发送完毕，可以直接进入CLOSED状态，但是网络是不可靠的，有可能最后一个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回复时，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。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都没有再收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接
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？
? ? ? ? TCP有一个保活计时器，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个探测报文仍然没回应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。