三次握手、四次挥手和2MSL

建立连接-三次握手

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。以上称为三次握手。 

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145.254.160.237向65.208.228.223发送seq，同时SYN标志位设置为1；

65.208.228.223接收到请求报文，回复seq和ack（ack=seq+1），同时SYN和ACK标志位设置为1；

请求端接收到确认报文报，回复ACK进行确认，同时seq=seq+1和ack； 

初始化序列号：与操作系统有关，操作系统开机时通过某个算法将序列号上涨，在某一时刻进行三次握手，握手建立成功之后，初始化系列号增长跟传输字节数有关系。不在通过原来的算法增长。

四次挥手：

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭[1] 。

TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送。

服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端。

客户端发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

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TIME_WAIT状态也成为2MSL等待状态。每个TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL（Maximum Segment Lifetime）。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

RFC中之处MSL为2分钟，然后现实中常用值是30秒，1分钟或者2分钟。

对于一个具体实现所给定的MSL值，处理原则是：当TCP执行一个主动关闭，并发回最后一个ACK，该链接必须在TIME_WAIT状态停留的时间为2倍的MSL。这样可让TCP再次发送最后的ACK以防止这个ACK丢失。

这种2MSL等待的另一个结果就是这个TCP连接在2MSL等待时间，这个连接的socket不能再被使用，只能在2MSL结束之后才能再被使用。

在连接处于2MSL等待时，任何迟到的报文段将被丢弃，因为处于2MSL等待的，有该插口对（socket pair）定义的链接在这段时间内不能再被使用。

最大报文长度

当建立一个连接时，每一方都有用于通告它期望接收的MSS选项（MSS只能出现在SYN报文段中）。如果一方不接收来自另一方的MSS值，则MSS就定为默认的536字节。

一般来说，如果没有分段发生，MSS还是越大越好。报文段越大允许每个报文段传送的数据就越多，相对IP和TCP首部有更高的网络利用率。当TCP发送一个SYN时，或者因为一个本地应用进程想发起一个连接，或者是因为另一端的主机收到了一个连接请求，它能将MSS值设置为外出口的MTU长度减去IP首部和TCP首部，对于一个以太网，MSS值可达到1460字节。

TCP 提供面向连接、可靠的字节流服务

面向连接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据前先建立一个TCP连接

TCP通过下列方式提供可靠性：

1.应用数据被分割成TCP认为最合适发送的数据块（一般情况下，TCP的包不会超过1500，因为TCP会在三次握手时候协商最大传输单元）

2.当TCP发送一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。（发一个包，等待确认，如果不对这个包进行确认，会在一定时间内进行重发）

3.当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认，这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒。（收到包之后，不会立即确认，会等待几分之一秒之后）

4.TCP将保持它首部和数据的校验和（计算校验和时需要加入伪首部进行验证校验和）

5.既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。

6.既然IP数据报发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。（）

7.TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。（缓存溢出或者缓存不够，会通知发起方，发起方就不会再继续发送）

每个TCP段都包含源端口和目的端口号，用于寻找发端和接受端应用进程。这两个值加上IP首部中的源IP地址和目的IP地址唯一确定一个TCP连接。

一个IP地址和一个端口号也成为一个插口（socket），插口对（socketpair）（包含客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址和服务器端口号的四元组）可唯一确定互联网络中每个TCP连接的双方

序号用来标识从TCP发送端向TCP发送端发送的数据字节流，它标识在这个报文段中的第一个数字字节。如果将字节流看做在两个应用程序间的单向流动，则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数，序号到达23^2-1后从0开始。SYN标志消耗了一个序号，算一个字节，同样FIN也算一个字节，其他ACK，RST均不算。

确认序号应当是上次已经成功收到数据字节序号加1.只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。

发送ACK无需任何代价，因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样，总是TCP首部的一部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置，ACK标志也总是被设置为1.

TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

TCP首部最多有60字节的首部，没有任何选项字段，正常长度都是20字节。

TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的字节。窗口大小是一个16bit字段，因而窗口大小最大为65535字节。

检验和覆盖整个的TCP报文段：TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段，一定是由发起段计算和存储，并有接收端进行验证。TCP检验和的计算和UDP的计算相似。

只有当URG标志置为1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS(Maximum SegmentSize)。每个链接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志的那个段）中指明这个选项。它表明本端所能接收最大长度的报文段。

TCP报文段的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有TCP首部。如果一方没有数据要发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超市的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。

本文转自 安安安安森  51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/smallc/1685328，如需转载请自行联系原作者