1：TCP協議簡介
2：TCP協議報頭的結構分析
3：TCP協議三次握手
4：TCP協議四次揮手
5：抓包實驗過程呈現
一、TCP協議簡介
作爲TCP/IP協議棧的核心協議之一，TCP協議早已成爲可靠數據傳輸的首選協議之一，衆多的協議都是基於TCP協議之上的，例如：遠程連接協議Telnet、ssh協議、http協議等。
TCP傳輸控制協議是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議，在1981年由IETF的RFC793正式提出。
TCP協議的特性有：工作在傳輸層的面向連接的協議、全雙工協議、半關閉、錯誤檢查、數據打包成段爲報文進行排序、確認機制、錯誤檢查、恢復重傳、流量控制、擁塞控制四部分：慢啓動、擁塞控制、快速重傳和快速恢復。
TCP的主要功能是在互聯網中爲提供可靠的、面向連接的進程間通信服務。其基本的功能如下：
1）基本數據傳輸
TCP能夠在通信雙方間的每個方向（即全雙工）傳送一個連續的字節流，並將一定數量的字節封裝成段然後通過互聯網傳輸。
2）可靠性
TCP能夠將數據從損壞、丟失、重複、亂序中恢復。
3）流控制
TCP能爲數據發送者提供控制發送數據數量的手段。
4）複用
允許一個主機內的多個進程同時使用TCP。
5）面向連接
TCP是面向連接的協議，意味着通信雙方必須先建立連接，然後才能傳輸數據，數據傳輸結束後必須關閉連接。使用面向連接的方式提供服務使得TCP能夠通過保存連接信息等手段，更好地提供可靠數據交付。這意味着TCP無法支持多播，多播只能使用UDP一類無連接的協議來完成。
二、TCP報頭的結構分析
TCP最重要的特性就是其傳輸的可靠性，要想連接TCP的可靠傳輸過程，那我們必須先從TCP報文頭部的結構分析入手。接下來由小編帶大家參觀一下TCP報文的頭部。
對TCP報文首部的字段進行解讀：
源端口 ：本機應用進程端口
目的端口：目的主機應用進程端口
序列號：主機發送的數據報的序號（第幾個）
確認號：發送給對方下次要發送的數據報的序列號（暗示上個數據幀已經接收到了）
數據偏移：指數據報中的數據在本報文中的起始位置，反過來也就是TCP頭部的長度。TCP報文頭部是以4個字節爲單位的，數據偏移位爲四個字節，雖大表示15，所以最大能表示TCP報文頭部的長度爲15*4=60字節。報文的選項位是可以不要的，所最小的長度是20字節。
保留位：顧名思義，正在保留。
URG：表示報文段中發送的數據是否包含緊急數據。後面的緊急指針字段（urgent pointer）只有當URG=1時纔有效
ACK：表示是否前面的確認號字段是否有效。ACK=1，表示有效。只有當ACK=1時，前面的確認號字段纔有效。TCP規定，連接建立後，ACK必須爲1,帶ACK標誌的TCP報文段稱爲確認報文段。（ack小寫表示確認號）
PSH：提示接收端應用程序應該立即從TCP接收緩衝區中讀走數據，爲接收後續數據騰出空間。如果爲1，則表示對方應當立即把數據提交給上層應用，而不是緩存起來，如果應用程序不將接收到的數據讀走，就會一直停留在TCP接收緩衝區中。
RST：如果收到一個RST=1的報文，說明與主機的連接出現了嚴重錯誤（如主機崩潰），必須釋放連接，然後再重新建立連接。或者說明上次發送給主機的數據有問題，主機拒絕響應，帶RST標誌的TCP報文段稱爲復位報文段
SYN：在建立連接時使用，用來同步序號。當SYN=1，ACK=0時，表示這是一個請求建立連接的報文段；當SYN=1，ACK=1時，表示對方同意建立連接。SYN=1，說明這是一個請求建立連接或同意建立連接的報文。只有在前兩次握手中SYN才置爲1，帶SYN標誌的TCP報文段稱爲同步報文段。
FIN：表示通知對方本端要關閉連接了，標記數據是否發送完畢。如果FIN=1，即告訴對方：“我的數據已經發送完畢，你可以釋放連接了”，帶FIN標誌的TCP報文段稱爲結束報文段
窗口大小：表示現在充許對方發送的數據量，也就是告訴對方，從本報文段的確認號開始允許對方發送的數據量
校驗和：提供額外的可靠性
緊急指針：標記緊急數據在數據字段中的位置
選項部分：其最大長度可根據TCP首部長度進行推算。TCP首部長度用4位表示，選項部分最長爲40字節
最大報文段長度：Maxium Segment Size，MSS
指明自己期望對方發送TCP報文段時那個數據字段的長度。默認是536字節。數據字段的長度加上TCP首部的長度纔等於整個TCP報文段的長度。
窗口擴大：Windows Scaling
TCP首部的窗口大小字段長度是16位，所以其表示的最大數是65535。但是隨着時延和帶寬比較大的通信產生（如衛星通信），需要更大的窗口來滿足性能和吞吐率，所以產生了這個窗口擴大選項。
時間戳： Timestamps
可以用來計算RTT(往返時間)，發送方發送TCP報文時，把當前的時間值放入時間戳字段，接收方收到後發送確認報文時，把這個時間戳字段的值複製到確認報文中，當發送方收到確認報文後即可計算出RTT。也可以用來防止迴繞序號PAWS，也可以說可以用來區分相同序列號的不同報文。因爲序列號用32爲表示，每2^32個序列號就會產生迴繞，那麼使用時間戳字段就很容易區分相同序列號的不同報文。
一、TCP三次握手
通過對上面TCP報文首部的字段進行了一些認識，接下來跟隨小編去看看TCP是如何進行連接的。廢話不多說，直接上圖解釋：
在TCP三次握手的建立中，主動發出請求的一方稱爲客戶端，被動提供服務的一方是服務器端。從圖中，我們可以看出，在整個建立連接的過程中，客戶端和服務器端共有5種狀態：Closed 、LISTEN、SYN-SENT、SYN-RCVD、ESTAB-LISHED。
CLOSED 沒有任何連接狀態
LISTEN 偵聽狀態，等待來自遠方TCP端口的連接請求
SYN-SENT 在發送連接請求後，等待對方確認
SYN-RECEIVED 在收到和發送一個連接請求後，等待對方確認
ESTABLISHED 代表傳輸連接建立，雙方進入數據傳送狀態
整個傳輸過程如下：
請求方發送請求建立連接的報文，報文中攜帶的標誌位SYN=1，seq=0，ACK=0,由上面我們瞭解到SYN標誌位爲同步標誌位，表明，客戶端要與服務器建立連接，seq=0是攜帶包的序列號，因爲這是傳輸過程中的第一個包，所以沒有ack的值，在首次請求的時候，這是ACK標誌位唯一一次等於0的時候，因爲，TCP協議規定，在建立連接後，ACK標誌位，必須爲1。
請求端發送完請求之後，立馬進入SYN-SENT 狀態進行同步等待，而處於監聽狀態的服務器端接收到請求後，如果條件滿足，就給客戶端迴應一個統一進入同步狀態的報文，並立即進入SYN-RCVD狀態。
客戶端收到服務器的同意建立連接報文後，再給服務器反饋一個確認收到的報文，並立即進入ESTAB-LISHED狀態。
服務器收到客戶的確認後，立馬進入ESTAB-LISHED。
在發送建立連接的報文中需要將SYN標誌位標記爲1，在確認報文中，並不需要SYN，但必須要使ACK=1。
一、TCP協議四次揮手
有聚必有散，在雙方都進行傳輸完成後，需要斷開連接，同樣的爲了體現TCP的可靠性，斷開連接的時候也不能草草斷開，必須確保雙方都同意了斷開，並確認斷開才行。不廢話，上圖說明：
看到沒，建立連接容易，可是斷開可不是那麼簡單，所謂的有始有終，也許正是TCP的體現吧。猛地看去貌似有些亂，但是仔細的分析一下發現，斷開的過程中一共有ESTAB-LISHED、FIN-WAIT1、FIN-WAIT2、CLOSE-WAIT、LAST-ACK、TIME-WAIT、CLOSED七種狀態。
CLOSED 沒有任何連接狀態
FIN-WAIT-1 主動關閉,主機已發送關閉連接請求，等待對方確認
FIN-WAIT-2主動關閉,主機已收到對方關閉傳輸連接確認，等待對方發送關閉傳輸連接請求
TIME-WAIT 完成雙向傳輸連接關閉，等待所有分組消失
CLOSE-WAIT 被動關閉,收到對方發來的關閉連接請求，並已確認
LAST-ACK 被動關閉,等待最後一個關閉傳輸連接確認，並等待所有分組消失
CLOSING 雙方同時嘗試關閉傳輸連接，等待對方確認
過程說明：
當一方覺得沒什麼服務需要的時候，請求斷開連接，發送的報文中攜帶的FIN標誌位爲1，表示這是一個終結會話的報文。
當服務器收到後，一看這是一個請求斷開連接的報文，這個時候服務器就會考慮，看是否還有數據需要發送或者正在發送，這個時候分兩種情況，我們先說一種，另一種，在下文進行說明，當服務器還有數據需要發送或者正在發送的時候，服務器給客戶端發送一個確認收到斷開連接請求的報文，這個報文是不攜帶標誌位FIN=1的，因爲，只是一個確認收到客戶端信息的報文，並沒有同意立馬斷開，因爲服務器有數據正在傳輸。
當客戶端收到服務器的確認報文後，一看報文中標誌位FIN沒有爲1，說明服務器可能還沒傳輸完畢，於是，客戶端就進入FIN-WAIT2階段進行等待。
當服務器數據傳輸完畢之後，會主動向客戶端發送請求斷開連接的報文，並攜帶標誌位FIN=1 的報文，這個時候服務器進入LAST-ACK（最後確認階段），它要等客戶端收到我的請求後才能斷開呀，所以進入最後的確認等待階段。
客戶端收到斷開連接的報文後，立馬發送確認報文，確認收到了服務器的斷開請求，攜帶標誌位ACK=1的報文，並立即進入最後的TIME-WAIT階段，這個階段時長爲兩個最大傳輸時長（2MSL），是爲了確保正在路上的數據包在斷開接收端口之前能全部到達。計時一到就關閉。
服務器端收到客戶端的確認報文後立即進入關閉狀態，一個完整的TCP連接正式結束。
額外補充：
如果客戶端和服務器端同時發送請求斷開連接報文，就會同時進入closeing狀態。發送確認報文，進行斷開，中間的FIN-WAIT2階段會省略。
五、抓包實驗過程呈現
到這裏，一個完整的TCP連接建立並且成功斷開。接下來小編帶你去捉幾個包看看，驗證這個過程，廢話不說，截圖爲證：
三次握手的包，頭兩個包帶有標誌位SYN=1，最後一個位ACK=1進行確認。
哈哈，看吧，是不是與文中介紹的對上號了呢。說明這個實驗是一個完美的實驗，每一步都非常的準確。到這裏，小編的實驗就結束了，如果有什麼不足的地方，請多多指教，如果你有疑問，小編很樂於幫助你解答疑惑。