TCP是什么?程序员

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向链接(链接导向)的、可靠的、 基于IP的传输层协议。TCP在IP报文的协议号是6。TCP是一个超级麻烦的协议，而它又是互联网的基础，也是每一个程序员必备的基本功。首先来看看OSI的七层模型:面试

咱们须要知道TCP工做在网络OSI的七层模型中的第四层——Transport层，IP在第三层——Network层，ARP 在第二层——Data Link层;在第二层上的数据，咱们把它叫Frame，在第三层上的数据叫Packet，第四层的数 据叫Segment。 同时，咱们须要简单的知道，数据从应用层发下来，会在每一层都会加上头部信息，进行 封装，而后再发送到数据接收端。这个基本的流程你须要知道，就是每一个数据都会通过数据的封装和解封 装的过程。 在OSI七层模型中，每一层的做用和对应的协议以下：安全

TCP是一个协议，那这个协议是如何定义的，它的数据格式是什么样子的呢?要进行更深层次的剖析，就 须要了解，甚至是熟记TCP协议中每一个字段的含义。哦，来吧。服务器

上面就是TCP协议头部的格式，因为它过重要了，是理解其它内容的基础，下面就将每一个字段的信息都详 细的说明一下。网络

Source Port和Destination Port:分别占用16位，表示源端口号和目的端口号;用于区别主机中的不一样进程， 而IP地址是用来区分不一样的主机的，源端口号和目的端口号配合上IP首部中的源IP地址和目的IP地址就能惟一 的肯定一个TCP链接;并发

Sequence Number:用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据 字节在数据流中的序号;主要用来解决网络报乱序的问题;学习

Acknowledgment Number:32位确认序列号包含发送确认的一端所指望收到的下一个序号，所以，确认序号应 当是上次已成功收到数据字节序号加1。不过，只有当标志位中的ACK标志(下面介绍)为1时该确认序列号的字 段才有效。主要用来解决不丢包的问题;spa

Offset:给出首部中32 bit字的数目，须要这个值是由于任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit(最多能 表示15个32bit的的字，即4*15=60个字节的首部长度)，所以TCP最多有60字节的首部。然而，没有任选字段， 正常的长度是20字节;计算机网络

TCP Flags:TCP首部中有6个标志比特，它们中的多个可同时被设置为1，主要是用于操控TCP的状态机的，依次 为URG，ACK，PSH，RST，SYN，FIN。每一个标志位的意思以下：指针

URG：此标志表示TCP包的紧急指针域(后面立刻就要说到)有效，用来保证TCP链接不被中断，而且督促 中间层设备要尽快处理这些数据;

ACK：此标志表示应答域有效，就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中;有两个取值：0和1， 为1的时候表示应答域有效，反之为0;

PSH：这个标志位表示Push操做。所谓Push操做就是指在数据包到达接收端之后，当即传送给应用程序， 而不是在缓冲区中排队;

RST：这个标志表示链接复位请求。用来复位那些产生错误的链接，也被用来拒绝错误和非法的数据包;

SYN：表示同步序号，用来创建链接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用，当链接请求的时候，SYN=1， ACK=0;链接被响应的时候，SYN=1，ACK=1;这个标志的数据包常常被用来进行端口扫描。扫描者发送 一个只有SYN的数据包，若是对方主机响应了一个数据包回来 ，就代表这台主机存在这个端口;可是因为这 种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，所以这种扫描的成功表示被扫描的机器不很安全，一台安全 的主机将会强制要求一个链接严格的进行TCP的三次握手;

FIN： 表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据能够传送了，发送FIN标志 位的TCP数据包后，链接将被断开。这个标志的数据包也常常被用于进行端口扫描。

Window:窗口大小，也就是有名的滑动窗口，用来进行流量控制;这是一个复杂的问题，这篇博文中并不会进行 总结的;

好了，基本知识都已经准备好了，开始下一段的征程吧。

三次握手又是什么?

TCP是面向链接的，不管哪一方向另外一方发送数据以前，都必须先在双方之间创建一条链接。在TCP/IP协议中，TCP 协议提供可靠的链接服务，链接是经过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步链接双方的序列号和确认号 并交换 TCP窗口大小信息。这就是面试中常常会被问到的TCP三次握手。只是了解TCP三次握手的 概念，对你得到一份工做是没有任何帮助的，你须要去了解TCP三次握手中的一些细节。先来看图说话。

多么清晰的一张图，固然了，也不是我画的，我也只是引用过来讲明问题了。

1.第一次握手：创建链接。客户端发送链接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x;而后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认;

2.第二次握手：服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段，须要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时，本身本身还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为y;服务器端将上述全部信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态;

3.第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。而后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕之后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

完成了三次握手，客户端和服务器端就能够开始传送数据。以上就是TCP三次握手的整体介绍。

那四次分手呢?

当客户端和服务器经过三次握手创建了TCP链接之后，当数据传送完毕，确定是要断开TCP链接的啊。那对于TCP的断开链接，这里就有了神秘的“四次分手”。

1.第一次分手：主机1(可使客户端，也能够是服务器端)，设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段;此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;

2.第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1，我也没有数据要发送了，能够进行关闭链接了;

3.第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭链接，同时主机2进入CLOSE_WAIT状态;

4.第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，而后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段之后，就关闭链接;此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证实Server端已正常关闭，那好，主机1也能够关闭链接了。

至此，TCP的四次分手就这么愉快的完成了。当你看到这里，你的脑子里会有不少的疑问，不少的不懂，感受很凌乱;没事，咱们继续总结。

为何要三次握手?

既然总结了TCP的三次握手，那为何非要三次呢?怎么以为两次就能够完成了。那TCP为何非要进行三次链接呢?在谢希仁的《计算机网络》中是这样说的：

为了防止已失效的链接请求报文段忽然又传送到了服务端，于是产生错误。

在书中同时举了一个例子，以下：

"已失效的链接请求报文段”的产生在这样一种状况下：client发出的第一个链接请求报文段并无丢失，

而是在某个网络结点长时间的滞留了，以至延误到链接释放之后的某个时间才到达server。原本这是一

个早已失效的报文段。但server收到此失效的链接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新

的链接请求。因而就向client发出确认报文段，赞成创建链接。假设不采用“三次握手”，那么只要server

发出确认，新的链接就创建了。因为如今client并无发出创建链接的请求，所以不会理睬server的确认，

也不会向server发送数据。但server却觉得新的运输链接已经创建，并一直等待client发来数据。这样，

server的不少资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法能够防止上述现象发生。例如刚才那种状况，

client不会向server的确认发出确认。server因为收不到确认，就知道client并无要求创建链接。"

这就很明白了，防止了服务器端的一直等待而浪费资源。

为何要四次分手?

那四次分手又是为什么呢?TCP协议是一种面向链接的、可靠的、基于字节流的运输层通讯协议。TCP是全双工 模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2， 它的数据已经所有发送完毕了;可是，这个时候主机1仍是能够接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文 段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，可是主机2仍是能够发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN 报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，以后彼此 就会愉快的中断此次TCP链接。若是要正确的理解四次分手的原理，就须要了解四次分手过程当中的状态变化。

FIN_WAIT_1: 这个状态要好好解释一下，其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等 待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是：FIN_WAIT_1状态其实是当SOCKET在ESTABLISHED状态时， 它想主动关闭链接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报 文后，则进入到FIN_WAIT_2状态，固然在实际的正常状况下，不管对方何种状况下，都应该立刻回应ACK 报文，因此FIN_WAIT_1状态通常是比较难见到的，而FIN_WAIT_2状态还有时经常能够用netstat看到。 (主动方)

FIN_WAIT_2：上面已经详细解释了这种状态，实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET，表示半链接，也即 有一方要求close链接，但另外还告诉对方，我暂时还有点数据须要传送给你(ACK信息)，稍后再关闭链接。 (主动方)

CLOSE_WAIT：这种状态的含义实际上是表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN 报文给本身，你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，实 际上你真正须要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，若是没有的话，那么你也就能够 close这个 SOCKET，发送FIN报文给对方，也即关闭链接。因此你在CLOSE_WAIT状态下，须要完成的事情是等待你去关 闭链接。(被动方)

LAST_ACK: 这个状态仍是比较容易好理解的，它是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报 文。当收到ACK报文后，也便可以进入到CLOSED可用状态了。(被动方)

TIME_WAIT: 表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后便可回到CLOSED可用状态了。 若是FINWAIT1状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，能够直接进入到TIME_WAIT状态，而无 须通过FIN_WAIT_2状态。(主动方)

CLOSED: 表示链接中断。

我想你应该懂了

总结到这里，也该结束了，可是对于TCP的学习远尚未结束。TCP是一个很是复杂的协议，这里稍微总结了一 下TCP的链接与断开链接是发生的事情，其中还有不少的“坑”，让咱们后续有时间再继续填吧。好了，完毕!