一. “三路握手”建立连接

1.服务器（通常通过调用socket、bind、listen来完成——“被动连接”）必须准备接受外来的连接。；

2.客户机（通过调用connect）发起“主动打开”。这将会导致客户TCP发送一个SYN（同步）分节——告诉服务器客户机将在该连接中发送的数据的初始序列号。

3.服务器必须确认（ACK）客户机的SYN（同步），同时服务器自己也发送依个SYN（同步）分节——告诉客户机服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。（服务器在单个分节中发送SYN和对客户的ACK）

4.客户机也必须确认服务器的SYN。

SYN：同步序号，是TCP建立连接时使用的握手信号
ACK：接收端给发送端的一种传输类控制字符，表示发来的数据已确认接收无误
FIN：TCP终止时使用的挥手信号

1. 第一次握手

客户端给服务器发送一个SYN段(在 TCP 标头中 SYN 位字段为 1 的 TCP/IP 数据包), 该段中也包含客户端的初始序列号(Sequence number = J)。

SYN是同步的缩写，SYN 段是发送到另一台计算机的 TCP 数据包，请求在它们之间建立连接

2. 第二次握手

服务器返回客户端 SYN +ACK 段(在 TCP 标头中SYN和ACK位字段都为 1 的 TCP/IP 数据包)，该段中包含服务器的初始序列号(Sequence number = K)；同时使 Acknowledgment number = J + 1来表示确认已收到客户端的 SYN段(Sequence number = J)。

ACK 是“确认”的缩写。 ACK 数据包是任何确认收到一条消息或一系列数据包的 TCP 数据包

3. 第三次握手

客户端给服务器响应一个ACK段(在 TCP 标头中 ACK 位字段为 1 的 TCP/IP 数据包), 该段中使 Acknowledgment number = K + 1来表示确认已收到服务器的 SYN段(Sequence number = K)。

二. TCP选项

MSS选项(Maximum Segment Size，最大报文段大小)：TCP发送端使用该选项告诉对方自己所能接受的最大段大小

窗口规模选项：主要指的是 滑动窗口中窗口的规模。TCP连接任何一端能够通告对端的最大窗口大小是65535，因为在TCP首部中相应的字段占16位。

时间戳选项：时间戳选项使发送方在每个报文段中放置一个时间戳值。接收方在确认中返回这个数值，从而允许发送方为每一个收到的ACK计算RTT。这个选项对高速网络连接是必要的，它可以防止由失而复现的分组可能造成的数据破坏。

三. TCP连接终止

1.某个应用进程（通过调用close）发起“主动关闭”，同时该端的TCP会发送一个FIN（结束）分节——表示数据发送完毕。

2.接收到该FIN的对端执行“被动关闭”，并发送ACK确认该FIN。——因为FIN的接收意味着接收端进程在相应连接上再无额外数据可接收，将作为一个文件结束符（EOF）放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后。

3.一段时间后，接收到这个文件结束符（EOF——FIN）的进程将调用close关闭它的套接字，并同时也发送一个FIN。

4.接收这个最终FIN的原发送端TCP（执行主动关闭的一端）确认（ACK）这个FIN。

在上述步骤B和C之间，从执行“主动关闭”一端到执行“被动关闭”一端流动数据是可能的（不发送数据了，并不是说也不接收了），这称为“半关闭”。

一个Unix进程无论自愿还是非自愿终止时，所有打开的描述符都被关闭，这就导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。

无论是客户机还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。（通常由客户机执行主动关闭）

四. TCP状态转换图

CLOSED：无连接是活动的或正在进行

LISTEN：服务器在等待进入呼叫

SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认

SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接

ESTABLISHED：正常数据传输状态

FIN_WAIT1：应用说它已经完成

FIN_WAIT2：另一边已同意释放

ITMED_WAIT：等待所有分组死掉

CLOSING：两边同时尝试关闭

TIME_WAIT：另一边已初始化一个释放

LAST_ACK：等待所有分组死掉

五. TIME_WAIT状态

执行主动关闭的那端经历TIME_WAIT这个状态，该端停留在这个状态的的持续时间是最长分节生命期的两倍，如上图的2MSL。（MSL是任何IP数据报能够给在因特网中存活的最长时间）

客户服务器

TIME_WAIT状态存在的两个理由：

A.可靠地实现TCP全双工连接的终止；

如上图，如果TCP打算执行全双工关闭（彻底终止某个连接上两个方向的数据流），那么它必须正确处理终止序列4个分节的任何一个分节丢失的情况。现在我们假设最终的ACK丢失。则服务器将重新发送它的最终那个FIN，因此客户必须维护状态信息，以允许它重新发送最终那个ACK。要是客户不维护状态信息，它将响应一个RST（重置连接、复位连接），这将被服务器解释成一个错误。

因而，要实现TCP全双工连接的正常终止，必须处理终止过程中四个分节任何一个分节的丢失情况，主动关闭连接的A端必须维持TIME_WAIT状态。

B.允许老的（迷途的）重复分节在网络中消逝；

TCP分节可能由于路由器异常而“迷途”，在迷途期间，TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节，迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地，这个迟到的迷途分节到达时可能会引起问题。在关闭“前一个连接”之后，马上又重新建立起一个相同的IP和端口之间的“新连接”，“前一个连接”的迷途重复分组在“前一个连接”终止后到达，而被“新连接”收到了。为了避免这个情况，TCP协议不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的可用连接，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个新TCP连接的时候，来自旧连接重复分组已经在网络中消逝。

参考：TCP三次握手详解-深入浅出(有图实例演示)_jun2016425的博客-CSDN博客_tcp三次握手

UNIX网络编程——TCP的连接建立与终止、基本TCP客户/服务器套接字函数_松狮-CSDN博客

TCP连接的建立与终止_程序人生-CSDN博客_tcp连接

#TCP/IP# TCP头部选项功能详解_潇汀-CSDN博客_tcp选项

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