【计算机网络】TCP三次握手与四次挥手
一、三次握手
1、第一次握手
客户端发送同步消息(SYN=1,ACK=0,seq=x)到服务器(TCP规定SYN=1时不能携带数据，x为随机产生的一个值)，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。
注：
- SYN(同步)：在连接建立时的同步序号。当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文段。对方若同意建立连接，则应在响应的报文段中使SYN=1和ACK=1。故SYN置为1，就表示这是一个连接请求和连接接收报文；
- ACK(确认)：当ACK=1时，确认字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1；
- seq(Sequence Number)：占4个字节。序号使用mod
运算。TCP是面向字节流的，在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号。故该字段也叫做“报文段序号”。
2、第二次握手
服务器收到SYN报文段进行确认，将SYN标识位置为1，ACK置为1，seq置为y，ack置为x+1，然后进入SYN_RECV状态，这个状态被称为半连接状态。
注：
- ack(Acknowledgment Number)：是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。若确认序号=N,则表明：到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。
3、第三次握手
客户端再进行一次确认，将ACK置为1，seq置为x+1，ack置为y+1发向服务器，最后客户端与服务器都进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，建立连接。
4、为何还需要客户端在第三次握手中再次确认？
若TCP仅采用两次握手的机制，即客户端发出连接请求，服务端确认请求则建立连接。
假设客户端发出一次建立连接请求，因网络堵塞服务端并未收到请求，客户端认为请求丢失再次发送第二次建立连接请求，服务端收到请求并确认，成功建立链接。
而第一个连接请求报文段并没有丢失，只是在某些网络节点长时间滞留了，以至于延误到连接释放以后的某个时间点才到达服务端。本来这个连接请求已经失效了，但是服务端收到此失效的连接请求报文段后，就误认为这是客户端又发出了一次新的连接请求。于是服务端又向客户端发出请求报文段，同意建立连接。
由于现在客户端并没有发出连接建立的请求，因此不会理会服务端的确认，也不会向服务端发送数据，但是服务端却以为新的传输连接已经建立了，并一直等待客户端发来数据，这样服务端的许多资源就这样白白浪费了。
采用三次握手的办法可以防止上述现象的发生。比如在上述的场景下，客户端不向服务端的发出确认请求，服务端由于收不到确认，就知道客户端并没有真正请求建立连接。
二、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。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，发送FIN方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
数据传输完毕后，双方都可释放连接。最开始的时候，客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动关闭，服务器被动关闭。
1、第一次挥手
客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u(u等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1)，此时，客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
2、第二次挥手
服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
3、第三次挥手
服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK(最后确认）状态，等待客户端的确认。
4、第四次挥手
客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2MSL(最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
