TCP建立连接和释放的过程，及TCP状态变迁图

一、TCP报文格式

下面是TCP报文格式图：

重要字段介绍：

（1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。

（2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。

（3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：

（A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
（B）ACK：确认序号有效。
（C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
（D）RST：重置连接。
（E）SYN：发起一个新连接。
（F）FIN：释放一个连接。

二、TCP三次握手

　　所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：

1) 请求端（通常称为客户）发送一个SYN段指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号。这个SYN段为报文段J。
2) 服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段（报文段2）作为应答。同时，将确认序号设置为客户的ISN加1以对客户的SYN报文段进行确认。一个S Y N将占用一个序号。
3) 客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认（报文段3）。

三、TCP四次挥手

　　四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下图所示：

四、TCP 状态变迁图

　　TCP的完整状态变迁图如下：

重点说明TIME WAIT状态：

TIME WAIT状态也称为2 MSL等待状态。每个具体TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL（Maximum Segment Lifetime）。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。我们知道这个时间是有限的，因为TCP报文段以IP数据报在网络内传输，而IP数据报则有限制其生存时间的TTL字段。

为什么需要TIME WAIT 状态，原因有二：

1、保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭（防止最后FIN的ACK在网络中丢失，如果最后发送FIN的那段，在规定时间内没有收到FIN的ACK，就会重发FIN，由于有2MSL的等待时间，那么另一端就可以再次收到FIN，再次发送一个ACK）
2、保证这次连接的迷途数据段从网络中消失（防止立即建立这个连接的替身，如果没有2 MSL等待迷途数据消失，那么有可能上一个连接的数据被当作当前连接的数据）