TCP的三次握手四次挥手

一、三次握手

1.wireshark 抓包

2.TCP报文手部

注意标志位：

1）.同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。

2）.只有当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK = 0 时，确认号无效。

3）.FIN = 1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

3.连接示意

二、四次挥手

1.知所以然

为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）

放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部

发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET，也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意

现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

　　更明了的回答：由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一

个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行

关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

2.图示

第一阶段

首先client会发送一个FIN包给server（同时还有ack和seq包），这是要告诉server，我已经没有数据要发给你了，此时client处于FIN_WAIT_1状态。接收到FIN包的server处于CLOSE_WAIT的状态。
server发回一个ACK（值为client传过来的seq+1）和seq（值为client传过来的ack的值）给client。client收到server发过来的包后确认关闭连接，此时client处于FIN_WAIT_2。

第二阶段

server在接收到client的FIN后，得知client要断开tcp连接了，于是在发送完ack和seq给client后，自己发送一个FIN包给client（也带有ack和seq包），告诉client我也要断开连接了，此时server处于LAST_ACK状态。
client接收到server的FIN信息后，会回复server一个ack包，并且会进入TIME_WAIT状态，持续2个MSL（Max Segment Lifetime）。而server接收到client ack后便关闭连接。client在指定时间过后仍然没有接收到server的数据，确认server已经没有数据过来，也关闭了连接。

(1)、CLOSE_WAIT的解释。
在以上事例，我们知道server在接收到FIN后，发送ACK之前会进入CLOSE_WAIT，如果长期处于这个状态，或者说服务器出现大量CLOSE_WAIT，说明ACK包一直没有发出，这时候就应该检查代码了。

（2）、TIME_WAIT注意事项
从事例我们知道，主动关闭连接的一方会经历TIME_WAIT状态，在该状态下的socket是不会被回收的。而如果是服务器端主动关闭连接，则可能会面临处于大量TIME_WAIT的情况（因为连接很多嘛），会严重影响服务器的处理能力。
怎么解决呢，那就减少服务器端TIME_WAIT的时间咯。

（3）2MSL(Maximum Segment Lifetime)存在的理由

TCP的TIME_WAIT状态也称为2MSL等待状态

（4）2MSL状态为什么设计在主动关闭这一方

（1）发最后ack的是主动关闭一方

（2）只要有一方保持TIME_WAIT状态，就能起到避免incarnation connection在2MSL内的重新建立，不需要两方都有

三、TCP连接出现大量TIME_WAIT的解决办法

主动关闭TCP/IP连接，会通过TIME_WAIT的状态保留一段时间，时间过了才会释放这个端口，当端口接受的频繁请求数量过多的时候，

就会产生大量的TIME_WAIT状态的连接，这些连接占着端口，会消耗大量的资源。

这个TIME_WAIT的作用是什么？

原因有二：

一、保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭

如果Client直接CLOSED了，那么由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因，导致Server没有收到Client最后回复的ACK。那么Server就会在超时之后继续发送FIN。此时由于Client已经CLOSED了，就找不到与重发的FIN对应的连接，最后Server就会收到RST而不是ACK，Server就会以为是连接错误把问题报告给高层。这样的情况虽然不会造成数据丢失，但是却导致TCP协议不符合可靠连接的要求。所以，Client不是直接进入CLOSED，而是要保持TIME_WAIT，当再次收到FIN的时候，能够保证对方收到ACK，最后正确的关闭连接。

二、保证这次连接的重复数据段从网络中消失

如果Client直接CLOSED，然后又再向Server发起一个新连接，我们不能保证这个新连接与刚关闭的连接的端口号是不同的。也就是说有可能新连接和老连接的端口号是相同的。一般来说不会发生什么问题，但是还是有特殊情况出现：假设新连接和已经关闭的老连接端口号是一样的，如果前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中，这些延迟数据在建立新连接之后才到达Server，由于新连接和老连接的端口号是一样的，又因为TCP协议判断不同连接的依据是socket pair。于是，TCP协议就认为那个延迟的数据是属于新连接的，这样就和真正的新连接的数据包发生混淆了。

vi /etc/sysctl.conf
#当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
 
#允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
 
#开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
 
# 默认60
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
 
/sbin/sysctl -p

此外，如果你的连接数本身就很多，我们可以再优化一下TCP/IP的可使用端口范围，进一步提升服务器的并发能力。

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200

表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。

net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000

表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为10000到65000。设的太低，否则可能会占用掉正常的端口

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000

表示系统同时保持TIME_WAIT的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT将立刻被清除并打印警告信息。默认为180000，改为5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量。

参考：TCP连接的建立和释放