TCP

三次握手

所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送 3 个包。

三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立 TCP 连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换 TCP 窗口大小信息。在 socket 编程中，客户端执行 connect() 时。将触发三次握手。

1. 第一次握手(SYN=1, seq=x):

   • 客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置 1 的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。
   • 发送完毕后，客户端进入 SYN_SEND 状态。

2. 第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1):

   • 服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为 1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加 1，即 X+1。 发送完毕后，服务器端进入 SYN_RCVD 状态。

3. 第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)

   • 客户端再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为 0，ACK 标志位为 1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写 ISN 的+1
   • 发送完毕后，客户端进入 ESTABLISHED 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 ESTABLISHED 状态，TCP 握手结束。

四次挥手

1. 第一次挥手(FIN=1，seq=x)

   • 假设客户端想要关闭连接，客户端发送一个 FIN 标志位置为 1 的包，表示自己已经没有数据可以发送了，但是仍然可以接受数据。
   • 发送完毕后，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

2. 第二次挥手(ACK=1，ACKnum=x+1)

   • 服务器端确认客户端的 FIN 包，发送一个确认包，表明自己接受到了客户端关闭连接的请求，但还没有准备好关闭连接。
   • 发送完毕后，服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。

3. 第三次挥手(FIN=1，seq=y)

   • 服务器端准备好关闭连接时，向客户端发送结束连接请求，FIN 置为 1。
   • 发送完毕后，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个 ACK。

4. 第四次挥手(ACK=1，ACKnum=y+1)

   • 客户端接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入 TIME_WAIT 状态，等待可能出现的要求重传的 ACK 包。
   • 服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。
   • 客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。