1）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。
2）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。
3）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）。
4）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。
5）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。
6）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。

1.4 常见问题

为什么关闭需要四次握手？

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。

但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，因为还需要通知应用层减少通信。所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手，保证Server端从收到Client端的结束报文到通知自身应用层结束这段时间的报文可以传送到Client端。

为什么四次握手时候TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

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秒钟（这个时间存疑，不清楚是75分钟还是75秒，需要查阅相应资料确认。但是基本确认为75秒，因为75分钟太长了）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。

1.5 TCP的有限状态机

此部分用于思考

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二、TCP与UDP

网络层是IP协议，TCP是运输层的协议。

https://www.cnblogs.com/steven520213/p/8005258.html

2.1 TCP/IP协议簇

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TCP是运输层的协议，socket是TCP与应用层之间的联系，IP协议是网络层的协议。

TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的。UDP只是其中的一个。

TCP/IP协议（传输控制协议/互联网协议）不是简单的一个协议，而是一组特别的协议，包括：TCP，IP，UDP，ARP等，这些被称为子协议。在这些协议中，最重要、最著名的就是TCP和IP。因此，大部分网络管理员称整个协议族为“TCP/IP”。https://baike.baidu.com/item/TCP/IP%E5%8D%8F%E8%AE%AE/212915

TCP/IP包含了链路层，传输层，网络层，应用层。

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1、链路层

链路层有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。把链路层地址和网络层地址联系起来的协议有ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）。封装成帧，透明传输，差错检测。

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2、网络层

网络层处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（Internet Protocol，网际协议）、ICMP协议（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）和IGMP协议（Internet Group Management Protocol，网际组管理协议）。网络层只提供简单的，无连接的，尽最大努力的交付。

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3、传输层

传输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。

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4、应用层

应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序：Telnet远程登录、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）、FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）等。 [2]

2.2 TCP与UDP的区别

TCP与UDP都是传输层的协议。

UDP：Internet 协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）。UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据报的方法。

连接方面区别

TCP面向连接（如打电话要先三次握手建立连接）。
UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。

安全方面的区别

TCP提供可靠的服务，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达。
UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付。

传输效率的区别

TCP传输效率相对较低。
UDP传输效率高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。

连接对象数量的区别

TCP连接只能是点到点、一对一的。
UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。

三、TCP协议的函数顺序

https://www.cnblogs.com/52php/p/5872596.html

3.1 服务器端顺序

TCP编程的服务器端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt(); * 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();
　　4、开启监听，用函数listen()；
　　5、接收客户端上来的连接，用函数accept()；
　　6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();
　　7、关闭网络连接；
　　8、关闭监听；

socket——bind——listen——accetp——read/write——close

注意，connect是只在客户端出现的，而服务器端只有listen与accept，因为三次握手机制是客户端发起的。

3.2 客户端顺序

TCP编程的客户端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
　　4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性；
　　5、连接服务器，用函数connect()；
　　6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();
　　7、关闭网络连接；

socket——bind——connect——read/write——close

四、UDP顺序

4.1 服务端

与之对应的UDP编程步骤要简单许多，分别如下：
　　UDP编程的服务器端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();
　　4、循环接收数据，用函数recvfrom();
　　5、关闭网络连接；

socket——bind——recvfrom

4.2 客户端

UDP编程的客户端一般步骤是：
　　1、创建一个socket，用函数socket()；
　　2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
　　3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
　　4、设置对方的IP地址和端口等属性;
　　5、发送数据，用函数sendto();
　　6、关闭网络连接；

socket——bind——sendto