TCP/IP协议详解

学过网络的同学可能都知道TCP有个三次握手和四次挥手，但是对于其中详细的解释却不太明白，那就让这篇文章来给你解惑吧······

TCP简介

　　TCP是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。正如我们所知道的，一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来。

三次握手

　　首先简单的描述一下三次握手的过程：

• • 第一次：主机A向主机B发送同意连接和要求同步（就是说两台主机一个在发送，一个在接收）的数据包请求连接：“我想要给你发点数据”；
  • 第二次：主机B向主机A发送同意连接和要求同步的数据包：“可以，你什么时候发？”；
  • 第三次：主机A向主机B发送确认主机B的要求同步的数据包：“我现在就发。”

　　到这为止，三次握手建立连接，并且主机A开始向主机B发送数据。

　　然后再详细介绍一下三次握手：

• • 第一次：建立连接时，主机A发送SYN（一个含有同步序列号的标志位的数据段）包[SYN=1,seq=x]到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待主机B确认；
  • 第二次：主机B收到SYN包，必须确认主机A的SYN，同时自己也发送一个ACK（确认应答）包，即SYN+ACK包[SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1]，此时主机B进入SYN_RECV状态；
  • 第三次：主机A收到主机B的SYN＋ACK包，向主机B发送确认包ACK[SYN=0,ACK=1,seq=x+1,ack=y+1]，此包发送完毕，主机A和主机B进入ESTABLISHED状态。

　　三次握手完成后，客户端和服务器就建立了TCP连接。这时可以调用accept函数获得此连接。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并交换TCP 窗口大小信息。

　　在socket编程中，客户端执行connect()时，将会触发三次握手。 下面用一张图来整体看一下过程：

　　　　　　

四次挥手

• 当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求（首先A B端的TCP进程都处于established状态， 当A的应用程序传送完报文段，就会去主动关闭连接。A会停止发送报文段（但是还会接收），并向B发送[FIN = 1,seq=u]数据，之后进入FIN-WAIT-1状态）；
• 主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1（B接收到A发送的请求之后，会通知应用进程，A已经不再发送数据，同时B会向A发送ACK确认数据[ACK=1,seq=v,ack=u+1 ]，B进入CLOSE-WAIT状态，A接收到B发送的数据之后，A进入FIN-WAIT-2状态；此时A到B方的连接已经关闭了（即半连接状态））；
• 由B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1（当B的应用进程发现自己也没有数据需要传送，B应用进程就会发出被动关闭的请求，B此时向A发送[FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1]数据，并且进入LAST-ACK状态）；
• 主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束（A接收到B发送的数据之后，向B发送ACK确认数据[ACK =1,seq=u+1,ack=w+1]，进入TIME-WAIT状态，等待2MSL之后正常关闭连接进入CLOSED状态；B接收到A发送的确认之后进入CLOSED状态。B到A方的连接关闭）。

　　上图：

　　　　　　　　　　　　

为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？ 

　　这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到客户端的SYN报文的建立连接请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；

　　但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET，也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。 

在已经成功建立连接的TCP连接，发生哪几种情况时会导致TCP产生严重错误，发送RST包？

1. 端口未打开
2. 请求超时
3. 提前关闭
4. 在一个已关闭的socket上收到数据