TCP协议的三次握手与四次挥手

1.数据包说明

　　1）源端口号（16位）：它（连同源主机IP地址）标识源主机的一个应用进程。

　　2）目标端口号（16位）：它（连同源主机IP地址）标识目的主机的一个应用进程。这两个值加上IP报头中的源主机IP地址和目的主机IP地址唯一确定一个TCP连接。

　　3）顺序号 seq（32位）：用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中第一个数据字节的顺序号。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则TCP用顺序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数，序号到达2的32次方-1后又从0开始。当建立一个新的链接时，SYN标志变1，顺序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始顺序号ISN

　　4）确认号 ack（32位）：包含发送的一端所期望收到的下一顺序号。因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节顺序号+1。只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。TCP为应用层提供全双工服务，这意味数据能在两个方向上独立的进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据顺序号。

　　5）TCP报文长度（4位）：给出报头中32bit字的数目，它实际上指明数据从哪里开始。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit，因此TCP最多有60字节的首部。然而，没有任选字段，正常的长度为20字节。

　　6）保留位（6位）：保留给将来使用，目前必须置为0。

　　7）控制位（6位）：在TCP报头中有6个标志比特，他们中多个可同时被设置为1。依次为：

　　　　URG：为1表示紧急指针有效，为0则忽略紧急指针值。

　　　　ACK：为1表示确认号有效，为0表示报文中不包含确认信息，忽略确认号字段。

　　　　PSH：为1表示是带有PUSH标志的数据，指示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满。

　　　　RST：用于复位由于主机崩溃或其他原因而出现错误的连接。它还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。一般情况下，如果收到一个RST为1的报文，那么一定发生了某些问题。

　　　　SYN：同步序号，为1表示连接请求，用于建立连接和使顺序号同步（synchronize）。

　　　　FIN：用于释放连接，为1表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。

　　8）窗口大小（16位）：数据字节数，表示从确认号开始，本报文的源方可以接收的字节数，即源方接收窗口大小。窗口大小是一个16bit字段，因而窗口大小最大为65535字节。

　　9）校验和（16位）：此校验和是对整个的TCP报文段，包括TCP头部和TCP数据，以16位字进行计算所得。这是一个强制性的字段，一定是由发送端计算和存储，并由接收端进行验证。

　　10）紧急指针（16位）：只有当URG标志置1时紧急指针才有效。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

　　11）选项：最常见的可选字段是最长报文大小，又称为MSS。每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志的那个段）中指明这个选项，它指明本端所能接收的最大长度的报文段。选项长度不一定是32位字的整数倍，所以要加填充位，使得报头长度成为整字数。

　　12）数据：TCP报文段中的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有TCP首部。如果一方没有数据发送，也使用没有任何数据的首部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。

2.客户端与服务器间的通信

三次握手：

　　　　

　　第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，将位码SYN设置为1，seq为x；然后客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；

　　第二次握手：服务器收到客户端的SYN报文段，并对这个SYN报文段进行确认，设置ACK为x+1（即收到的seq+1）；同时自己还要发送SYN请求信息，将SYN设置为1、seq为y；服务器端将所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态。

　　第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文段后将ACK设置为y+1，seq为z，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完后，客户端和服务器都进入确认状态，完成三次握手。

为什么要三次握手？答：三次握手的目的是建立可靠的通信通道。

四次挥手：

　　　　

　　第一次挥手：首先客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务器的数据传送，然后等待服务器的确认。其终止标志位FIN=1，序列号seq=x；

　　第二次挥手：服务端收到这个FIN后，它会发回一个ACK给客户端，确认号ACK为收到的序号seq+1，服务端进入CLOSE_WAIT状态；

　　第三次挥手：服务器数据传送完成后，会发送一个FIN给客户端，用来关闭服务端到客户端的数据传送，其终止标志位FIN=1，序列号seq=y，服务端进入LAST_ACK状态；

　　第四次挥手：客户端收到FIN后，客户端进入TIME_WAIT状态，并发回一个ACK报文确认，确认序号seq为收到的序号加1，服务端进入关闭状态，完成四次挥手。

　　TCP建立连接要进行三次握手，而断开连接要进行四次？这是由于TCP的半关闭造成的。因为TCP连接是全双工的（即数据可在两个方向上同时传递），所以进行关闭时每个方向上都要单独进行关闭。这个单方向的关闭就叫半关闭。当一方完成它的数据发送任务，就发送一个FIN来向另一方通告将要终止这个方向的连接。