作爲互聯網通訊的基礎，TCP/IP協議建立連接與斷開連接的過程非常重要，但是平時寫代碼的時候很難去關注到這些知識，今天恰好想去整理一下相關知識，發現了下面兩張圖比較好的解釋了三次握手和四次揮手的過程，以及客戶端和服務端相應的狀態切換過程。
TCP/IP協議建立連接的三次握手
- 客戶端發送一個帶SYN標誌的TCP報文（報文1）到服務器端，表示希望建立一個TCP連接。
- 服務器發送一個帶ACK標誌和SYN標誌的TCP報文（報文2）給客戶端，ACK用於對報文1的迴應，SYN用於詢問客戶端是否準備好進行數據傳輸。
- 客戶端發送一個帶ACK標誌的TCP報文（報文3），作爲報文2的迴應。
斷開連接的四次揮手
由於TCP連接是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。原則是主動關閉的一方（如已傳輸完所有數據等原因）發送一個FIN報文來表示終止這個方向的連接，收到一個FIN意味着這個方向不再有數據流動，但另一個方向仍能繼續發送數據，直到另一個方向也發送FIN報文。四次揮手的具體過程如下：
- 客戶端發送一個FIN報文（報文4）給服務器，表示我將關閉客戶端到服務器端這個方向的連接。
- 服務器收到報文4後，發送一個ACK報文（報文5）給客戶端，序號爲報文4的序號加1。
- 服務器發送一個FIN報文（報文6）給客戶端，表示自己也將關閉服務器端到客戶端這個方向的連接。
- 客戶端收到報文6後，發回一個ACK報文（報文7）給服務器，序號爲報文6的序號加1。
連接狀態
客戶端TCP狀態遷移：
CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED
服務器TCP狀態遷移：
CLOSED->LISTEN->SYN_RECEIVED->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED
下面是每一個TCP連接在任意時刻可能處於的狀態，在Linux下可以在netstat命令的最後一列（State列）裏看到。
各個狀態的含義如下：
- CLOSED：初始狀態，表示TCP連接是“關閉着的”或“未打開的”。
- LISTEN ：表示服務器端的某個SOCKET處於監聽狀態，可以接受客戶端的連接。
- SYN_RCVD ：表示接收到了SYN報文。在正常情況下，這個狀態是服務器端的SOCKET在建立TCP連接時的三次握手會話過程中的一箇中間狀態，很短暫，基本上用netstat很難看到這種狀態，除非故意寫一個監測程序，將三次TCP握手過程中最後一個ACK報文不予發送。當TCP連接處於此狀態時，再收到客戶端的ACK報文，它就會進入到ESTABLISHED 狀態。
- SYN_SENT ：這個狀態與SYN_RCVD 狀態相呼應，當客戶端SOCKET執行connect()進行連接時，它首先發送SYN報文，然後隨即進入到SYN_SENT 狀態，並等待服務端的發送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT 狀態表示客戶端已發送SYN報文。
- ESTABLISHED ：表示TCP連接已經成功建立。
- FIN_WAIT_1 ：這個狀態得好好解釋一下，其實FIN_WAIT_1 和FIN_WAIT_2 兩種狀態的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態的區別是：- FIN_WAIT_1狀態實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態時，它想主動關閉連接，向對方發送了FIN報文，此時該SOCKET進入到FIN_WAIT_1 狀態。而當對方迴應ACK報文後，則進入到FIN_WAIT_2 狀態。當然在實際的正常情況下，無論對方處於任何種情況下，都應該馬上回應ACK報文，所以FIN_WAIT_1 狀態一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2 狀態有時仍可以用netstat看到。
- FIN_WAIT_2 ：上面已經解釋了這種狀態的由來，實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET表示半連接，即有一方調用close()主動要求關閉連接。注意：FIN_WAIT_2 是沒有超時的（不像TIME_WAIT 狀態），這種狀態下如果對方不關閉（不配合完成4次揮手過程），那這個 FIN_WAIT_2 狀態將一直保持到系統重啓，越來越多的FIN_WAIT_2 狀態會導致內核crash。
- TIME_WAIT ：表示收到了對方的FIN報文，併發送出了ACK報文。 TIME_WAIT狀態下的TCP連接會等待2*MSL（Max Segment Lifetime，最大分段生存期，指一個TCP報文在Internet上的最長生存時間。每個具體的TCP協議實現都必須選擇一個確定的MSL值，RFC 1122建議是2分鐘，但BSD傳統實現採用了30秒，Linux可以cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout看到本機的這個值），然後即可回到CLOSED 可用狀態了。如果FIN_WAIT_1狀態下，收到了對方同時帶FIN標誌和ACK標誌的報文時，可以直接進入到TIME_WAIT狀態，而無須經過FIN_WAIT_2狀態。
- CLOSING ：這種狀態在實際情況中應該很少見，屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下，當一方發送FIN報文後，按理來說是應該先收到（或同時收到）對方的ACK報文，再收到對方的FIN報文。但是CLOSING 狀態表示一方發送FIN報文後，並沒有收到對方的ACK報文，反而卻也收到了對方的FIN報文。什麼情況下會出現此種情況呢？那就是當雙方幾乎在同時close()一個SOCKET的話，就出現了雙方同時發送FIN報文的情況，這是就會出現CLOSING 狀態，表示雙方都正在關閉SOCKET連接。
- CLOSE_WAIT ：表示正在等待關閉。怎麼理解呢？當對方close()一個SOCKET後發送FIN報文給自己，你的系統毫無疑問地將會迴應一個ACK報文給對方，此時TCP連接則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢，你需要檢查自己是否還有數據要發送給對方，如果沒有的話，那你也就可以close()這個SOCKET併發送FIN報文給對方，即關閉自己到對方這個方向的連接。有數據的話則看程序的策略，繼續發送或丟棄。簡單地說，當你處於CLOSE_WAIT 狀態下，需要完成的事情是等待你去關閉連接。
- LAST_ACK ：當被動關閉的一方在發送FIN報文後，等待對方的ACK報文的時候，就處於LAST_ACK 狀態。當收到對方的ACK報文後，也就可以進入到CLOSED 可用狀態了。