TCP的三次握手四次挥手

TCP是面向连接的协议。运输连接有三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。
TCP连接的建立采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用进程叫做客户（Client），而被动连接等待连接建立的应用进程叫做服务器（Server）。

一、TCP三次握手

首先我们来看三次握手框架图：

当然分析三次握手之前，我们先来看这几个概念：

seq: sequence number的缩写，表示所传送数据的序号。TCP传输时每一个字节都有一个序号，发送数据时会将数据的第一个序号发送给对方，接收方会按序号检查是否接收完整了，如果没接收完整就需要重新传送，这样就可以保证数据的完整性。
ack：acknoledgement number的缩写，表示确认号。接受端用来给发送端反馈意见成功接受到的数据信息的，它的值为希望接收的下一个数据包起始序号，也就是ack值所代表的序号前面数据已经成功接收到了。

ACK：确认位，只有ACK=1的时候ack才起作用。正常通信时ACK为1，第一次发起请求时因为没有需要确认接收的数据，所以ACK为0.

SYN：同步位，在连接建立时用来同步序号。刚开始建立连接时并没有历史接收的数据，所以ack也就没办法处理，这是按照正常的机制就无法运行了，SYN的作用就是来解决这个问题的，当接收端接收到SYN=1的报文时，就会直接将ack设置为接收到的seq+1的值，注意这里的值并不是校验后设置的，而是根据SYN直接设置的，这样正常的机制就可以运行的了，所以SYN叫同步位。需要注意的是，SYN会在前两次握手时都为1，这是因为通信的双方的ack都需要设置一个初始值。

FIN：终止位，用来在数据传输完毕后释放连接。

接下来开始分析三次握手：

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=x+1，随机产生一个值seq=Y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为X+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=Y+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

为什么不能只两次握手？
由以上分析可以得到三次握手的目的：消除旧有的连接请求的SYN消息对新连接的干扰，同步双方的序列号和确认号并交换TCP窗口大小的信息。
当只有两次握手时，那么第二次握手后服务器只向客户端发送确认号ACK包，此时客户端与服务器端建立连接，在此种规则下：

如果发送网络阻塞了，由于TCP/IP协议定时重传机制，B向A发送了两次SYN（同步）请求，分别是X1和X2，且因为阻塞原因，导致X1连接请求和X2；连接请求的TCP窗口大小和数据报文长度不一致，如果最终X1达到A，X2丢失，此时A和B建立了X1连接，这个时候，由于AB已经连接，B无法知道是请求X1还是请求X2同B连接，如果B默认是最近的请求X2建立了连接，此时B开始向A发送数据，数据报文长度为X2定义的长度，窗口大小为X2定义的大小，而A建立的连接是X1,其数据包长度大小为X1，TCP窗口大小为X1定义，这会导致A处理数据时出错。
显然，如果A接收到B的请求后，A向B发送SYN请求y3（y3的窗口大小和数据包长度等信息为X1定义），确认了连接建立的窗口大小和数据包长度为X1所定义，A再次确认回答建立X1连接，然后开始相互传送数据，那么就不会导致数据处理出错了。

总的来说，就是要保证实现客户和服务端之间的一个同步机制。需要SYN同步位来进行确认，两次握手并不能保证。由于第一次握手确认号Ack是为0的，当第二次握手时，服务端发送的数据此时有Ack（确认号，图中的Ack=X+1），第三次握手时，此时的确认号就是服务端的seq（序列号）+1.从而保证了为同一连接。

二、TCP四次挥手

我们知道TCP的传输是全双工模式，也就是传输的双方是对等的，可以同时传输数据，所以无论连接哈市关闭都需要对双方同时进行。这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN，首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN（也可能是服务端先发送一个FIN，根据实际需求），用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序列号为收到的序号+1（与SYN相同，一个FIN用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1,Server进入Closed状态，完成四次挥手。

总之为什么是三次握手，四次挥手呢？
因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。 发送和接收都必须是一个应答机制。

文章只是作为自己的学习笔记，借鉴了网上的许多案例，如果觉得阔以的话，希望多交流，在此谢过…