TCP协议详解（三次握手，传输数据，四次挥手）

首先来了解一下什么是TCP（传输控制协议）：简单点来讲TCP它是一种网络通信协议，旨在通过internet发送数据包。TCP是OSI层中的传输层协议（第四层），用于通过传输和确保通过支持网络和internet传递消息来在远程计算机之间创建连接。
TCP协议的特点：
（1）TCP协议是面向连接的传输层协议，在数据传输前必须建立连接，数据传输之后释放连接。
（2）TCP提供可靠交付的服务，所谓可靠是指在传输过程中无重复，无丢失，无错误。但是同时会增加开销。
（3）每一条连接都是点对点连接（一对一）
（4）面向字节流，所谓字节流指的是以传输过程中流入进程和流出进程的字节序列，虽然传输过程中是一个一个数据报，但这只是为了方便传输，之后在目的端重新装配。
（5）TCP提供全双工通信，所谓全双工是指一端既可以是客户端，也可以是服务器端。

tcp通信过程包括三个步骤：
1）：建立TCP连接通道（三次握手）
2）：传输数据（超时重传，快速重传，流量控制，拥塞控制等等。）
3）：断开连接（四次挥手）

三次握手过程：

第一次握手： 客户端发送syn包到服务器，并进入syn_sedn状态，等待服务器确认；
SYN=1,ACK=0表示请求连接。
X表示本次字节流的初始序号。
TCP规定：此时没有数据传输，但是消耗一个序号。
第二次握手： 服务器接受syn包，必须确认客户的syn（ack=x+1），同时自己也发送一个 syn包(seq=y)，即syn+ack包，此时服务器进入syn_recv状态；
SYN=1，ACK=1表示同意连接的应答响应。
Y表示本次字节流的初始序号。
X+1表示希望收到的字节起始序号。
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ack(ack=y+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入established状态，完成三次握手。

注意： 握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后 客户端与服务器端才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方的任意一方没有主动关闭连接之前，TCP连接将一直保持下去。

传输数据过程：

a.超时重传： 超时重传机制用来保证TCP传输的可靠性。每次发送数据包时，发送的数据报都有seq号，接收端收到数据后，会回复ack进行确认，表示某一seq号数据已经收到。发送方在发送了某个seq包后，等待一段时间，如果没有收到对应的ack回复，就会认为报文丢失，会重传这个数据包。

b.快速重传： 接收数据一方发现有数据包丢失了，就会发送ack报文告诉发送端重传丢失的报文。如果发送端连续收到标号相同的ack包，则会触发客户端的快速重传。比较超时重传和快速重传，可以发现超时重传是发送端在等超时，然后触发重传；而快速重传则是接收端主动告诉发送端数据没收到，然后触发发送端重传。

C.流量控制： 这里主要说TCP滑动窗流量控制，与网络无关。TCP头里有一个字段叫window，也就是advertised-window,这个字段是接收端告诉发送端自己还有多少缓冲区可以接收数据。于是发送端就可以根据这个接收端的处理能力来发送数据，而不会到时接收端处理不过来。滑动窗可以是提高TCP传输效率的一种机制。

d.拥塞控制： 滑动窗用来做流量控制。流量控制只关注发送端和接收端自身的状况，而没有考虑整个网络的通信状况。拥塞控制则是基于整个网络来考虑的。如果某一时刻网络上的延时突然增加，那么 TCP对这个事做出的应对只有重传数据，但是 重传会加重网络负担，所以会导致更大的延迟以及更多的包丢失，于是这个情况就会进入一个恶性循环，试想一下，如果一个网络内有成千上万的TCP连接都这样，那么TCP这个协议就会拖垮整个网络。所以 TCP引入了拥塞控制策略。拥塞控制策略算法主要包括：慢启动，拥塞避免，拥塞发生，快速恢复。

四次挥手过程：

第一次挥手： A发送一个FIN（连接释放请求），用来关闭A方到B方的数据传送，也就是A告诉B我不会再给你发送数据了，但此时B还可以接受数据。此时A进入FIN_WAIT状态。
FIN=1，表示释放连接。
seq=u，u-1表示确认的最后一个数据序号。

第二次挥手： B收到FIN（连接释放请求）后，发送一个ACK（应答响应）给对方，确认序号为收到序号+1；此时B进入CLOSE_WAIT状态。
ACK=1：除TCP连接请求报文段以外，TCP通信过程中所有数据报的ACK都为1，表示应答。
seq= v：v-1是B向A发送的最后一个字节的序号。
ack=u+1表示希望收到从第u+1个字节开始的报文段，并且已经成功接收了前u个字节。

第三次挥手： B发送一个FIN（连接释放请求），用来关闭B到A的数据传送， B便进入LAST-ACK状态。

第四次挥手： A收到FIN（连接释放请求）后，向B发送ACK确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。完成第四次挥手。