TCP协议的三次握手

        TCP（传输控制协议，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，数据在传输前要建立立连接，传输完毕后还要断开连接。
        客户端在收发数据前要使用connect()函数与服务器建立连接。建立连接的目的是保护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-wayHandshaking）。可以很形象的比如为下面的对话：

[Shake1]套接字A：“你好，套接字B，我这里有数据要传送给你，建立连接吧。”
[Shake2]套接字B：“好的，我这边已准备就绪。”
[Shake3]套接字A：“谢谢你受理我的请求。”

TCP连接建立采用三次握手机制，确保双方通信能力正常。客户端主动发起连接请求，服务器被动响应。

第一次握手：客户端发送SYN=1报文，随机生成初始序列号seq=x，进入SYN_SENT状态。

第二次握手：服务器收到SYN报文后，发送SYN=1和ACK=1的报文，确认号ack=x+1，同时随机生成自己的初始序列号seq=y，进入SYN_RCVD状态。

第三次握手：客户端收到SYN+ACK报文后，发送ACK=1报文，确认号ack=y+1，序列号seq=x+1。双方进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。

TCP的数据传输的过程

注意：最后加1是为了告诉对方要传递的Seq号。

Ack号=Seq号+传递的字节数+1

三次握手的必要性

防止历史重复连接初始化造成的资源浪费。通过三次交互确认双方的收发能力正常。同步双方的初始序列号，为后续可靠传输奠定基础。

TCP协议的四次挥手

TCP连接释放采用四次挥手机制，确保数据完整传输并安全关闭连接。任何一方均可主动发起关闭请求。

建立连接需要三次握手，彼此都要回一个ACK确认包，而断开连接需要四次挥手，可以形象的比喻为下面的对话：

[Shake 1] 套接字A：“任务处理完毕，我希望断开连接。”
[Shake 2] 套接字B：“哦，是吗？请稍等，我准备一下。”
等待片刻后……
[Shake 3] 套接字B：“我准备好了，可以断开连接了。”
[Shake 4] 套接字A：“好的，谢谢合作。”

第一次挥手：主动关闭方发送FIN=1报文，序列号seq=u，进入FIN_WAIT_1状态。

第二次挥手：被动关闭方收到FIN报文后，发送ACK=1报文，确认号ack=u+1，进入CLOSE_WAIT状态。主动方收到后进入FIN_WAIT_2状态。

第三次挥手：被动关闭方完成数据发送后，发送FIN=1报文，序列号seq=v，确认号ack=u+1，进入LAST_ACK状态。

第四次挥手：主动关闭方收到FIN报文后，发送ACK=1报文，确认号ack=v+1，进入TIME_WAIT状态。被动方收到后立即关闭连接，主动方等待2MSL后关闭。

建立连接后，客户端和服务器都处于ESTABLISED状态。这时，客户端发起断开连接的请求：

（1）客户端调用close()函数后，向服务器发送FIN数据包，进入FIN_WAIT_1状态。FIN是Finish的缩写，表示完成任务需要断开连接。

（2）服务器收到数据包后，检测到设置的FIN标志位，知道要断开连接，于是向客户端发送“确认包”，进入CLOSE_WAIT状态。

注意：服务器收到请求后并不是立即断开连接，而是先向客户端发送“确认包”，告诉它我知道了，我需要准备一下才能断开连接。

（3）客户端收到“确认包”后进入FIN_WAIT_2状态，等待服务器准备完毕后再次发送数据包。

（4）等待片刻后，服务器准备完毕，可以断开连接，于是再主动向客户端发送FIN包，告诉它我准备好了，断开连接吧，然后进入LAST_ACK状态。

（5）客户端收到服务器的FIN包后，再向服务器发送ACK包，告诉它你断开吧。然后进去TIME_WAIT状态。

（6）服务器收到客户端的ACK包后，就断开连接，关闭套接字，进入CLOSED状态。

四次挥手的原因

TCP是全双工协议，每个方向需要单独关闭。FIN报文只表示该方向不再发送数据，但可能还需要接收对方的数据。TIME_WAIT状态确保最后一个ACK能到达对端，同时让网络中残留的报文失效。

关键状态说明

SYN_SENT：客户端发送SYN后等待确认的状态。

SYN_RCVD：服务器收到SYN后发送SYN+ACK的状态。

ESTABLISHED：连接建立完成后的正常工作状态。

FIN_WAIT_1：主动关闭方首次发送FIN后的状态。

FIN_WAIT_2：主动关闭方收到第一次ACK后的状态。

TIME_WAIT：确保连接彻底关闭前的等待状态。

CLOSE_WAIT：被动关闭方收到FIN后的中间状态。

LAST_ACK：被动关闭方发送FIN后的最终等待状态。

思考：为什么是三次握手而不是两次握手？

• 为了实现可靠的数据传输，TCP协议的通信双方都必须维护一个序列号，以标识发送出去的数据包中，哪些是已经被对方收到的。三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值，并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤。

• 如果只是两次握手，至多只有连接发起方的起始序列号能被确认，另一方选择的序列号则得不到确认。

  （仅自己的理解，觉得有帮助可以一键三连，有其他想看的内容也可以私聊）