[网络协议]TCP的三次握手与四次挥手

TCP全称为Transmission Control Protocol（传输控制协议），是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议。

客户端在收发数据前要使用 connect() 函数和服务器建立连接。建立连接的目的是保证IP地址、端口、物理链路等正确无误，为数据的传输开辟通道。

TCP建立连接时要传输三个数据包，俗称三次握手（Three-way Handshaking）

三次握手过程：

1.刚开始客户端处于 closed 的状态，服务端处于 listen 状态。

2.第一次握手：客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号, 此时客户端处于 SYN_SENT?状态。

3.第二次握手：服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号，同时会把客户端的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态。

4.第三次握手：客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED状态，此时，双方以建立起了链接。

?第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。

第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。

第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。 因此，需要三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常

四次挥手过程：

??1.刚开始双方都处于建立连接状态，假如是客户端先发起关闭请求：

第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于FIN_WAIT1状态。

2.第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 + 1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT2状态。

3.第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。

4.第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 + 1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。

需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。

client端向server发送FIN包，进入FIN_WAIT_1状态，这代表client端已经没有数据要发送了 。 server端收到之后，返回一个ACK，进入CLOSE_WAIT等待关闭的状态，因为server端可能还有没有发送完成的数据等到server端数据都发送完毕之后，server端就向client发送FIN，进入LAST_ACK状态client收到ACK之后，进入TIME_WAIT的状态，同时回复ACK，server收到之后直接进入CLOSED状态，连接关闭。但是client要等待2MSL(报文最大生存时间)的时间，才会进入CLOSED状态。

为什么握手要3次？

因为TCP是双工传输模式，不区分客户端和服务端，连接的建立是双向的过程。如果只有两次，无法做到双向连接的建立，从建立连接server回复的SYN和ACK合并成一次可以看出来，他也不需要4次。

挥手为什么要四次？

因为挥手的ACK和FIN不能同时发送，因为数据发送的截止时间不同。

为什么要等待2MSL的时间才关闭？

??为了保证连接的可靠关闭。如果server没有收到最后一个ACK，那么就会重发FIN。为了避免端口重用带来的数据混淆。如果client直接进入CLOSED状态，又用相同端口号向server建立一个连接，上一次连接的部分数据在网络中延迟到达server，数据就可能发生混淆了。