文章目錄
轉自如下兩篇文章：
TCP的三次握手與四次揮手理解及面試題（很全面）
面試官，不要再問我三次握手和四次揮手
每次看了TCP的三次握手和四次揮手，總是過一段時間就忘記了，寫此文加深理解和記憶。
如下圖所示，TCP首部中有很多信息，在這裏我們需要關注的是 序號，確認號，ACK, SYN, FIN等標誌位。
ISN（Initial Sequence Number）：初始序列號。ACK（確認字符，Acknowledge Character）：佔1位，僅當ACK=1時，確認號字段纔有效。ACK=0時，確認號無效。SYN（同步序列編號，Synchronize Sequence Numbers）：是TCP/IP建立連接時使用的握手信號。當SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應報文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示這是一個連接請求，或連接接受報文。SYN這個標誌位只有在TCP建產連接時纔會被置1，握手完成後SYN標誌位被置0。FIN：用來釋放一個連接。FIN=1表示：此報文段的發送方的數據已經發送完畢，並要求釋放傳輸連接。- 序號
seq：佔4個字節，用來標記數據段的順序，TCP把連接中發送的所有數據字節都編上一個序號，第一個字節的編號（ISN）由本地隨機產生；給字節編上序號後，就給每一個報文段指派一個序號；序列號seq就是這個報文段中的第一個字節的數據編號。有了序號才知道傳輸的數據的順序，在服務端才能正確組裝信息。 - 確認號
ack：佔4個字節，期待收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號；確認號指的是期望接收到下一個字節的編號；因此當前報文段最後一個字節的編號+1即爲確認號。
PS：ACK、SYN和FIN這些大寫的單詞表示標誌位，其值要麼是1，要麼是0；ack、seq小寫的單詞表示序號。
下圖表表示了各標誌位的含義：
三次握手：
- 第一次握手：客戶端給服務端發一個
SYN報文，並指明客戶端的初始化序列號ISN。此時客戶端處於SYN_SENT狀態。
首部的同步位SYN=1，初始序號seq=x，SYN=1的報文段不能攜帶數據，但要消耗掉一個序號。
- 第二次握手：服務器收到客戶端的
SYN報文之後，會以自己的SYN報文作爲應答，並且也指定了自己的初始化序列號ISN(s)。同時會把客戶端的ISN+ 1 作爲ACK的值，表示自己已經收到了客戶端的 SYN，此時服務器處於SYN_RCVD的狀態。這次握手實際做了兩件事，一是告訴客戶端收到了其SYN包，二是發送自己的SYN包來請求連接。
在確認報文段中SYN=1，ACK=1，確認號ack=x+1，初始序號seq=y。
- 第三次握手：客戶端收到
SYN報文之後，會發送一個ACK報文，當然，也是一樣把服務器的ISN+ 1 作爲ACK的值，表示已經收到了服務端的SYN報文，此時客戶端處於ESTABLISHED狀態。服務器收到ACK報文之後，也處於ESTABLISHED狀態，此時，雙方已建立起了連接。
確認報文段ACK=1，確認號ack=y+1，序號seq=x+1（初始爲seq=x，第二個報文段所以要+1），ACK報文段可以攜帶數據，不攜帶數據則不消耗序號。
四次揮手：
- 第一次揮手：客戶端發送一個
FIN報文，報文中會指定一個序列號。此時客戶端處於FIN_WAIT_1狀態。
即發出連接釋放報文段（FIN=1，序號seq=u），並停止再發送數據，主動關閉TCP連接，進入FIN_WAIT_1（終止等待1）狀態，等待服務端的確認。 - 第二次揮手：服務端收到
FIN之後，會發送ACK報文，且把客戶端的序列號值 +1 作爲ACK報文的序列號值，表明已經收到客戶端的報文了，此時服務端處於CLOSE_WAIT狀態。即服務端收到連接釋放報文段後即發出確認報文段（ACK=1，確認號ack=u+1，序號seq=v），服務端進入CLOSE_WAIT（關閉等待）狀態，此時的TCP處於半關閉狀態，客戶端到服務端的連接釋放。客戶端收到服務端的確認後，進入FIN_WAIT_2（終止等待2）狀態，等待服務端發出的連接釋放報文段。 - 第三次揮手：如果服務端也想斷開連接了，和客戶端的第一次揮手一樣，發給
FIN報文，且指定一個序列號。此時服務端處於LAST_ACK的狀態。即服務端沒有要向客戶端發出的數據，服務端發出連接釋放報文段（FIN=1，ACK=1，序號seq=w，確認號ack=u+1），服務端進入LAST_ACK（最後確認）狀態，等待客戶端的確認。 - 第四次揮手：客戶端收到
FIN之後，一樣發送一個ACK報文作爲應答，且把服務端的序列號值 +1 作爲自己ACK報文的序列號值，此時客戶端處於TIME_WAIT狀態。需要過一陣子以確保服務端收到自己的ACK報文之後纔會進入CLOSED狀態，服務端收到ACK報文之後，就處於關閉連接了，處於CLOSED狀態。
即客戶端收到服務端的連接釋放報文段後，對此發出確認報文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客戶端進入TIME_WAIT（時間等待）狀態。此時TCP未釋放掉，需要經過時間等待計時器設置的時間2MSL後，客戶端才進入CLOSED狀態。
嘗試回答下面的問題來確認是否真的理解了。
- 爲什麼需要三次握手，兩次不行嗎？
- 什麼是半連接隊列？
- ISN(Initial Sequence Number)是固定的嗎？
- 三次握手過程中可以攜帶數據嗎？
- SYN攻擊是什麼？
- 爲什麼連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手？
- 爲什麼TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態？
- 如果已經建立了連接，但是客戶端突然出現故障了怎麼辦？
這些問題的答案見 ：