tcp建立连接和断开连接

开始三次握手：

如果你还不会简单的tcp socket编程，我建议你先去学学，这就好比你不会C++基本语法，就别去研究vtable
之类。

三次握手开始于客户端试图连接服务器端。当你调用诸如connect的函数时，正常情况下就会开始三次握手。
随便在网上找张三次握手的图：

如前文所述，三次握手也就是产生了三个数据包。客户端主动连接，发送SYN被设置了的报文(注意序号和
确认号，因为这里不包含用户数据，所以序号和确认号就是加一减一的关系)。服务器端收到该报文时，正
常情况下就发送SYN和ACK被设置了的报文作为确认，以及告诉客户端：我想打开我这边的连接(双工)。客户
端于是再对服务器端的SYN进行确认，于是再发送ACK报文。然后连接建立完毕。对于阻塞式socket而言，你
的connect可能就返回成功给你。

主要部分，四次握手：

断开连接其实从我的角度看不区分客户端和服务器端，任何一方都可以调用close(or closesocket)之类
的函数开始主动终止一个连接。这里先暂时说正常情况。当调用close函数断开一个连接时，主动断开的
一方发送FIN(finish报文给对方。有了之前的经验，我想你应该明白我说的FIN报文时什么东西。也就是
一个设置了FIN标志位的报文段。FIN报文也可能附加用户数据，如果这一方还有数据要发送时，将数据附
加到这个FIN报文时完全正常的。之后你会看到，这种附加报文还会有很多，例如ACK报文。我们所要把握
的原则是，TCP肯定会力所能及地达到最大效率，所以你能够想到的优化方法，我想TCP都会想到。

当被动关闭的一方收到FIN报文时，它会发送ACK确认报文(对于ACK这个东西你应该很熟悉了)。这里有个
东西要注意，因为TCP是双工的，也就是说，你可以想象一对TCP连接上有两条数据通路。当发送FIN报文
时，意思是说，发送FIN的一端就不能发送数据，也就是关闭了其中一条数据通路。被动关闭的一端发送
了ACK后，应用层通常就会检测到这个连接即将断开，然后被动断开的应用层调用close关闭连接。

我可以告诉你，一旦当你调用close(or closesocket)，这一端就会发送FIN报文。也就是说，现在被动
关闭的一端也发送FIN给主动关闭端。有时候，被动关闭端会将ACK和FIN两个报文合在一起发送。主动
关闭端收到FIN后也发送ACK，然后整个连接关闭(事实上还没完全关闭，只是关闭需要交换的报文发送
完毕)，四次握手完成。如你所见，因为被动关闭端可能会将ACK和FIN合到一起发送，所以这也算不上
严格的四次握手---四个报文段。

在前面的文章中，我一直没提TCP的状态转换。在这里我还是在犹豫是不是该将那张四处通用的图拿出来，
不过，这里我只给出断开连接时的状态转换图，摘自<The TCP/IP Guide>：

 

TIME_WAIT的作用：

1）可靠地实现TCP全双工连接的终止
    在进行关闭连接四路握手协议时，最后的ACK是由主动关闭端发出的，如果这个最终的ACK丢失，服务器将重发最终的FIN，因此客户端必须维护状态信息允 许它重发最终的ACK。如果不维持这个状态信息，那么客户端将响应RST分节，服务器将此分节解释成一个错误（在java中会抛出connection reset的SocketException)。因而，要实现TCP全双工连接的正常终止，必须处理终止序列四个分节中任何一个分节的丢失情况，主动关闭 的客户端必须维持状态信息进入TIME_WAIT状态。

2）允许老的重复分节在网络中消逝  
    TCP分节可能由于路由器异常而“迷途”，在迷途期间，TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节，迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地，这个 原来的迷途分节就称为lost duplicate。在关闭一个TCP连接后，马上又重新建立起一个相同的IP地址和端口之间的TCP连接，后一个连接被称为前一个连接的化身 （incarnation)，那么有可能出现这种情况，前一个连接的迷途重复分组在前一个连接终止后出现，从而被误解成从属于新的化身。为了避免这个情 况，TCP不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的化身，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个TCP连接的时 候，来自连接先前化身的重复分组已经在网络中消逝。

TIME_WAIT的优缺点：

短时间的多次请求可能会导致服务器上存在很多的TIME_WAIT，那么导致端口被用尽，无法继续访问应用程序