1.1.1 *三次握手和四次挥手*

TCP 三次握手就好比两个人在街上隔着50米看见了对方，但是，因为雾霾等原因不能100%确认，所以，要通过招手的方式，相互确定对方是否认识自己。

我们看到这个过程中一共是四个动作，招手–点头微笑–招手–点头微笑。其中连续进行了2个动作，先是点头微笑(回复对方)，然后再次招手(寻求确认)，实际上，可以将这两个动作合一，招手的同时点头和微笑(syn+ack)。于是四个动作就简化成了三个动作，招手–点头微笑并招手–点头微笑。这就是三次握手的本质，中间的一次动作是两个动作的合并。

1.1.1.1 *TCP 数据传输：*

TCP 数据传输就是两个人隔空对话，差了一点距离，所以，需要对方反复确认听见了自己的话。

1.1.1.2 *tcp重传：*

客户端喊了一句话(data)，接收方听见了，之后要回复自己听见了(ack)。

如果喊了一句，半天没听到对方回复，就认为自己的话被大风吹走了，没听见，所以，需要重新喊话，这就是tcp重传。

也有可能是服务端听到了客户端的话，但是Server向Client的回复被大风吹走了，以至于Client没听见Server的回复。Client并不能判断究竟是自己的话被大风吹走了，还是Server的回复被大风吹走了，Client也不用管，重传一下就是。

1.1.1.3 *A**ck确认：*

Client可以向Server喊话，同样Server也可以向Client喊话，因为tcp链接是「双工的」，双方都可以主动发起数据传输。不过无论是哪方喊话，都需要收到对方的确认才能认为对方收到了自己的喊话。

1.1.1.4 *批量ack：*

Client可能是个高射炮，一说连说了八句话，这时候Server可以不用一句一句回复，而是连续听了这八句话之后，一起向对方回复说前面你说的八句话我都听见了，这就是批量ack。

1.1.1.5 *TCP窗口大小：*

但是，Client也不能一次性说了太多话，Server的脑子短时间可能无法消化太多，两人之间需要有协商好的合适的发送和接受速率，这个就是「TCP窗口大小」。

1.1.1.6 *TCP三次连接总结：*

我们看到有两个中间状态，syn_sent和syn_rcvd，这两个状态叫着「半打开」状态，就是向对方招手了，但是还没来得及看到对方的点头微笑。

syn_sent是主动打开方的「半打开」状态，syn_rcvd是被动打开方的「半打开」状态。客户端是主动打开方，服务器是被动打开方。

1、 第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B，并进入SYN_SEND状态，即主动打开方的「半打开」状态，等待服务器B确认。

2、第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN(ACK=j+1)，同时自己也发送一个SYN包(SYN=k)，即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态，即被动打开方的「半打开」状态。

3、 第三次握手：客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK(ACK=k+1)，此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

1.1.1.7 *TCP 四次挥手：*

TCP断开链接的过程和建立链接的过程比较类似，只不过中间的两部并不总是会合成一步走，所以它分成了4个动作，Client挥手(fin)——Server伤感地微笑(ack)——Server挥手(fin)——Client伤感地微笑(ack)。

之所以中间的两个动作没有合并，是因为tcp存在「半关闭」状态，也就是单向关闭。Client已经挥了手，可是人还没有走，只是不再说话，但是耳朵还是可以继续听，Server呢继续喊话。等待Server累了，也不再说话了，超Client挥了挥手，Client伤感地微笑了一下，才彻底结束了。

上面有一个非常特殊的状态time_wait，它是主动关闭的一方在回复完对方的挥手后进入的一个长期状态，这个状态标准的持续时间是4分钟，4分钟后才会进入到closed状态，释放套接字资源。不过在具体实现上这个时间是可以调整的。

它就好比主动分手方要承担的责任，是你提出的要分手，你得付出代价。这个后果就是持续4分钟的time_wait状态，不能释放套接字资源(端口)，就好比守寡期，这段时间内套接字资源(端口)不得回收利用。

它的作用是重传最后一个ack报文，确保对方可以收到。因为如果对方没有收到ack的话，会重传fin报文，处于time_wait状态的套接字会立即向对方重发ack报文。

同时在这段时间内，该链接在对话期间于网际路由上产生的残留报文(因为路径过于崎岖，数据报文走的时间太长，重传的报文都收到了，原始报文还在路上)传过来时，都会被立即丢弃掉。4分钟的时间足以使得这些残留报文彻底消逝。不然当新的端口被重复利用时，这些残留报文可能会干扰新的链接。

4分钟就是2个MSL，每个MSL是2分钟。MSL就是maximium segment lifetime——最长报文寿命。这个时间是由官方RFC协议规定的。至于为什么是2个MSL而不是1个MSL，我还没有看到一个非常满意的解释。

四次挥手也并不总是四次挥手，中间的两个动作有时候是可以合并一起进行的，这个时候就成了三次挥手，主动关闭方就会从fin_wait_1状态直接进入到time_wait状态，跳过了fin_wait_2状态。

1.1.1.8 *TCP四次分手总结：*

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。

1、客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。

2、服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

3、服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A(报文段6)。

4、客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。