TCP的三次握手及四次挥手总结
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TCP报文首部
- 源端口和目的端口，各占2个字节，分别写入源端口和目的端口；
- 序号，占4个字节，TCP连接中传送的字节流中的每个字节都按顺序编号。例如，一段报文的序号字段值是 301 ，而携带的数据共有100字段，显然下一个报文段（如果还有的话）的数据序号应该从401开始；
- 确认号，占4个字节，是期望收到对方下一个报文的第一个数据字节的序号。例如，B收到了A发送过来的报文，其***字段是501，而数据长度是200字节，这表明B正确的收到了A发送的到序号700为止的数据。因此，B期望收到A的下一个数据序号是701，于是B在发送给A的确认报文段中把确认号置为701；
- 数据偏移，占4位，它指出TCP报文的数据距离TCP报文段的起始处有多远；
- 保留，占6位，保留今后使用，但目前应都位0；
- 紧急URG，当URG=1，表明紧急指针字段有效。告诉系统此报文段中有紧急数据；
- 确认ACK，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。TCP规定，在连接建立后所有报文的传输都必须把ACK置1；
- 推送PSH，当两个应用进程进行交互式通信时，有时在一端的应用进程希望在键入一个命令后立即就能收到对方的响应，这时候就将PSH=1；
- 复位RST，当RST=1，表明TCP连接中出现严重差错，必须释放连接，然后再重新建立连接；
- 同步SYN，在连接建立时用来同步序号。当SYN=1，ACK=0，表明是连接请求报文，若同意连接，则响应报文中应该使SYN=1，ACK=1；
- 终止FIN，用来释放连接。当FIN=1，表明此报文的发送方的数据已经发送完毕，并且要求释放；
- 窗口，占2字节，指的是通知接收方，发送本报文你需要有多大的空间来接受；
- 检验和，占2字节，校验首部和数据这两部分；
- 紧急指针，占2字节，指出本报文段中的紧急数据的字节数；
- 选项，长度可变，定义一些其他的可选的参数。
TCP连接、传输及断开过程图
TCP状态图
三次握手过程理解
- TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，时刻准备接受客户进程的连接请求，此时服务器就进入了LISTEN（监听）状态；
- TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB，然后向服务器发出连接请求报文，这是报文首部中的同部位SYN=1，同时选择一个初始*** seq=x ，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。这是第一次握手。
- TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己初始化一个*** seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。这是第二次握手。
- TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，自己的***seq=x+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。这是第三次握手。
- 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。
四次挥手过程理解
- 客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其***为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。这是第一次挥手。
- 服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的***seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。这是第二次挥手。
- 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
- 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的***为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。这是第三次挥手。
- 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的***是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。这是第四次挥手。
- 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
建立连接的时候， 服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。
为什么客户端最后还要等待2MSL(最大报文段生存时间)？
先从服务端来说，此时服务端刚刚发送FIN+ACK报文，但是服务端此时却不能立即关闭，因为服务端并不知道客户端有没有收到它发的FIN+ACK报文，因此它就需要等客户端的回应，在客户端回应之前，服务端就处于等待状态，如果过了一定时间，服务端还没有收到客户端的回应，那么服务端就会重发FIN+ACK报文给客户端，直到最终客户端回应确认；
再来看客户端，客户端收到了服务端发过来的FIN+ACK报文后，就会对服务端进行回复ACK确认，但是客户端发了ACK报文后也不能立即关闭，因为它也不知道服务端到底有没有收到客户端发送的ACK报文，如果客户端此时就关闭了，而服务端没有收到客户端发的ACK报文，那服务端就会一直以为客户端没有收到服务端发的FIN+ACK报文，然后一直重发，这样就非常浪费资源了。
那客户端怎么知道服务端有没有收到客户端发送的ACK报文呢？简单，如果服务端收到了，那么服务端肯定就不会对客户端重发FIN+ACK报文了，否则服务端就会重发。因此，设定2*MSL等待时间，实际上就是客户端发出最后的确认报文后，等待是否有服务端重发的FIN+ACK报文到来，如果有，那么说明客户端最后发的ACK报文丢失，此时就重发并且重新开始计时2*MSL时间；如果没有，说明服务端已经收到客户端最后发的ACK报文，此时客户端就可以安安心心的关闭了。可以发现，客户端关闭是在服务端关闭之后的。
那为什么是等待2*MSL时间呢？这就要站在服务端的角度考虑了。服务端发送FIN+ACK报文出去，最差情况下需要经过MSL时间到达客户端，那么客户端再发回确认报文的时间最差情况下也是MSL，换句话说，服务端发出报文后到客户端发回确认报文这段时间，最坏情况下也就是2*MSL（一来一回），如果超过了这个时间，很明显就没有送到，就得重发FIN+ACK报文了，因此，这个时间可以理解为服务端的重发周期。自然，客户端就要等2*MSL来确认服务端到底有没有重发了。
为什么不能用两次握手进行连接？
这是为了防止已经失效的报文又突然发到服务器。举个例子，现在客户端要向服务端发出连接请求SYN1了，但是由于网络拥塞的原因，这次的报文SYN1就被滞留了，没办法，客户端只能重发第二次连接请求SYN2了，这次服务端收到了，按照两次握手的含义，此时双方就正式连接了。然后过了一会客户端与服务端连接结束，连接就断开，各回各家了。但是就在此时，被滞留的SYN1终于来了，服务端收到了SYN1，认为这就是客户端发来的连接请求，并不知道这是过时失效的，然后由于只需要两次握手，服务端就与客户端建立了连接，而此时的客户端在干嘛呢？还在睡觉呢！但是服务端不知道客户端在睡觉啊，然后服务端就不停地重发重发再重发....这不就浪费资源了吗？
而如果是三次握手连接，当失效的报文发到服务端时，服务端就会向客户端发出SYN+ACK报文，然后等待客户端发回确认报文，而此时客户端由于在睡觉没工夫回复，服务端既然收不到那自然也不会与客户端连接了，这样也不会出现上述情况了。
如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75分钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。