理论经典：TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解
一、前言
尽管TCP和UDP都使用相同的网络层（IP），TCP却向应用层提供与UDP彻底不一样的服务。TCP提供一种面向链接的、可靠的字节流服务。php
面向链接意味着两个使用TCP的应用（一般是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据以前必须先创建一个TCP链接。这一过程与打电话很类似，先拨号振铃，等待对方摘机说“喂”，而后才说明是谁。html
本文将分别讲解经典的TCP协议创建链接（所谓的“3次握手”）和断开链接（所谓的“4次挥手”）的过程。有关TCP协议的权威理论介绍，请参见《TCP/IP详解》这本书。（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-258-1-1.html）android
二、学习交流
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三、相关资料
《技术往事：改变世界的TCP/IP协议（珍贵多图、手机慎点）》编程
《TCP/IP详解-第18章·TCP链接的创建与终止》服务器
《通俗易懂-深刻理解TCP协议（下）：RTT、滑动窗口、拥塞处理》
四、先来认识TCP报文格式
TCP/IP协议的详细信息参看《TCP/IP 协议详解》中有关TCP格式的章节（点此查看《TCP/IP详解 在线版》）。
下面是TCP报文格式图：
上图中有几个字段须要重点介绍下：
（1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
（2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
（3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义以下：
（A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
（B）ACK：确认序号有效。
（C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
（D）RST：重置链接。
（E）SYN：发起一个新链接。
（F）FIN：释放一个链接。
须要注意的是：
（A）不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
（B）确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。
五、3次握手过程详解
所谓三次握手（Three-Way Handshake）即创建TCP链接，就是指创建一个TCP链接时，须要客户端和服务端总共发送3个包以确认链接的创建。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程以下图所示：
（1）第一次握手：
Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第二次握手：
Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求创建链接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认链接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
（3）第三次握手：
Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，若是正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，若是正确则链接创建成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间能够开始传输数据了。
SYN攻击：
在三次握手过程当中，Server发送SYN-ACK以后，收到Client的ACK以前的TCP链接称为半链接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短期内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，因为源地址是不存在的，所以，Server须要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未链接队列，致使正常的SYN请求由于队列满而被丢弃，从而引发网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式很是简单，即当Server上有大量半链接状态且源IP地址是随机的，则能够判定遭到SYN攻击了，使用以下命令可让之现行：
#netstat -nap | grep SYN_RECV
六、4次挥手过程详解
三次握手耳熟能详，四次挥手估计就少有人知道了。所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP链接，就是指断开一个TCP链接时，须要客户端和服务端总共发送4个包以确认链接的断开。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，整个流程以下图所示：
因为TCP链接时全双工的，所以，每一个方向都必需要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的链接，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，可是在这个TCP链接上仍然可以发送数据，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，而另外一方则执行被动关闭，上图描述的便是如此。
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。
上面是一方主动关闭，另外一方被动关闭的状况，实际中还会出现同时发起主动关闭的状况，具体流程以下图：
流程和状态在上图中已经很明了了，在此再也不赘述，能够参考前面的四次挥手解析步骤。
结语
关于三次握手与四次挥手一般都会有典型的面试题，在此提出供有需求的XDJM们参考：
(1) 三次握手是什么或者流程？四次握手呢？答案前面分析就是。
(2) 为何创建链接是三次握手，而关闭链接倒是四次挥手呢？
这是由于服务端在LISTEN状态下，收到创建链接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭链接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方再也不发送数据了可是还能接收数据，己方也未必所有数据都发送给对方了，因此己方能够当即close，也能够发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示赞成如今关闭链接，所以，己方ACK和FIN通常都会分开发送。
（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-258-1-1.html）
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最近在复习计算机网络，看到TCP这一章，总结一下。
创建TCP须要三次握手才能创建，而断开链接则须要四次握手。整个过程以下图所示：
先来看看如何创建链接的：
首先Client端发送链接请求报文，Server段接受链接后回复ACK报文，并为此次链接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发送报文，并分配资源，这样TCP链接就创建了。
如何断开链接呢？简单的过程以下：
注意中断链接端能够是Client端，也能够是Server端
假设Client端发起中断请求，也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后，意思是说“我client端要发给你了”，可是若是你尚未数据要发送完成，则没必要急着关闭Socket，能够继续发送数据。因此因此你先发送ACK，"告诉Client端，你的请求我收到了，可是我还没准备好，请继续你等个人消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。当Server端肯定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，"告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭链接了"。Client端收到FIN报文后，"就知道能够关闭链接了，可是他仍是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，因此发送ACK后进入TIME_WAIT状态，若是Server端没有收到ACK则能够重传。“，Server端收到ACK后，"就知道能够断开链接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证实Server端已正常关闭，那好，我Client端也能够关闭链接了。Ok，TCP链接就这样关闭了！
整个过程Client端所经历的状态以下：
而Server端所经历的过程以下：
注意在TIME_WAIT状态中，若是TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将从新发送。TIME_WAIT状态中所须要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待以后链接正式关闭，而且全部的资源(包括端口号)都被释放。
-
为何链接的时候是三次握手，关闭的时候倒是四次握手？
由于当Server端收到Client端的SYN链接请求报文后，能够直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。可是关闭链接时，当Server端收到FIN报文时，极可能并不会当即关闭SOCKET，因此只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端全部的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，所以不能一块儿发送。故须要四步握手。
-
为何TIME_WAIT状态须要通过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
- 为了保证发送的最后一个ACK报文段可以到达B
- 防止“已失效的链接请求报文段”出如今本链接中。在发送完最后一个ACK报文段后，再通过实践2MSL，就可使本链接持续的时间内所产生的全部报文段，都从网络中消失。这样就可使下一个新的链接中不会出现这种就得链接请求报文段。
TCP有限状态机
TCP有限状态机以下图：
- 粗实箭头表示客户进程的正常迁移
- 粗虚线箭头表示对服务器进程的正常迁移
- 细线箭头表示异常变迁
做者：小球why
连接：https://www.jianshu.com/p/9968b16b607e
來源：简书
著做权归做者全部。商业转载请联系做者得到受权，非商业转载请注明出处。
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