圖解TCP/IP三次握手和四次揮手！

文章來源：王琦的個人博客 ，互聯網打雜，喜歡多語言編程，記錄一些知識碎片，分享一些心得。

TCP的三次握手四次和四次揮手

總結一下TCP三次握手和四次揮手以及中間的11種狀態的轉換

11種狀態

客戶端：SYN_SEND、FIN_WAIT1、FIN_WAIT2、CLOSING、TIME_WAIT。
服務端：LISTEN、SYN_RCVD、CLOSE_WAIT、LAST_ACK。
CLOSED、ESTABLISHED

TCP報文結構

Sequence Number(序號)
在傳輸的過程中對數據進行切分，再接收端，依靠sequence Number進行分段重組。
Acknowledgement Number(確認號)

控制字段

• ack：表示確認控制字段,TCP通過確認應答（ACK）實現數據可靠連接。
  主機A發送數據給主機B的時候，假設發送了1G的數據過去，作爲主機B可以接收到這個數據，主機A如何確認主機B接收到這個數據了，可以讓主機B給主機A回覆一個確認信息，在確認信息裏他的數據報文的控制字段ack就會起作用，就表示上一個信息已經接收了，回覆確認，實現了可靠連接建立
• syn：表示請求建立連接字段
• fin：表示請求斷開連接字段。

說明：控制字段信息默認爲0，控制字段功能不起作用。控制字段置爲1，表示相應控制字段開啓

三次握手

整個三次握手的過程中涉及到了控制字段的SYN,ACK以及Seq（序列號）的設置，還有確認號Ack。
1、首先是Closed狀態，最開始服務端和客戶端都處於關閉狀態，在關閉狀態時作爲主動建立連接方的客戶端開始第一次握手①（對應上圖序號）發出SYN控制字段，和序列號seq然後從Closed狀態變爲SYN_SEND。
2、服務端會從Closed變爲Listen狀態（這個時候會創建一個Socket）,開始進行第二次握手②，服務端在Listen狀態接收到了客戶端的SYN字段，服務端會返回一個ACK確認字段和跟客戶端請求建立連接的字段SYN，同時也會發送Seq和確認號Ack，這個時候服務端狀態變爲SYN_RCVD。
3、客戶端在SYN_SEND狀態接收到了服務端發送的SYN，ACK，就會進入到ESTABLISHED狀態，並且在進入連接狀態之前會再次給服務端回覆ACK，也就是三次握手③的第三次過程。
4、服務端在SYN_RCVD的狀態接收到了客戶端發送的ACK之後也會變成ESTABLISHED。

四次揮手過程

1. 客戶端先發送FIN 斷開請求也就是第一次揮手①，此時客戶端進入到FIN_WAIT_1狀態。
2. 服務端接收到客戶端請求後會回覆一個帶有ACK確認字段的請求第二次揮手②，此時服務端進入CLOSE_WAIT狀態。
3. 客戶端接收到服務端回覆的請求後會從FIN_WAIT_1進入到FIN_WAIT_2。
4. 服務端所處的的CLOSE_WAIT狀態會再次發送請求，此時是第三次揮手③，此時請求是一個帶有FIN的斷開連接的請求，然後進入到LAST_ACK也就是最後確認的狀態。
5. 客戶端在FIN_WAIT_2的狀態接收到服務端的斷開請求後會回覆ACK的請求此時是第四次揮手④，隨後進入TIME_WAIT。服務端在LAST_ACK狀態接收到收到客戶端發來的ACK後進入CLOSED狀態。
6. 服務端已經斷開連接，客戶端還在處於一個特殊的狀態TIME_WAIT，在這個狀態會等待2MSL的時間，這個時間一般是15-30秒，最後會自動變爲CLOSED狀態。

有一種特殊的狀態，CLOSING狀態。在四次揮手中有可能發生異常。也就是在第二次揮手中②，如果ACK確認信息沒有正常發送到客戶端，客戶端沒有收到ACK確認信息，收到了第三次揮手的信息③，FIN ACK斷開連接的信息，此時客戶端會由FIN_WAIT_1進入到CLOSING，然後把ACK的信息發出。

爲什麼握手是三次，揮手是四次呢，唯一的區別就是在第二次傳輸的過程中有所不同，在三次握手中，傳輸的是SYN 和ACK是同時發生的，四次揮手是先進行ACK確認，然後在發送FIN和ACK。

TCP三次握手和四次揮手過程中是在OSI七層模型中的傳輸層完成的，這個傳輸層並不是控制層，真正的控制層是在上三層應用層，也就是在這個層次上，相應的連接或者斷開的信息並不是由傳輸層完成的，而是由應用層，接收到應用層指令後纔會發送斷開連接的信息。