TCP连接管理(TCP Connection Management)

在最近的求职面试过程中，关于"建立TCP连接的三次握手"不止一次被问到了，虽然我以前用同样的问题面试过别人，但感觉还是不能给面试官一个很清晰的回答。本文算是对整个TCP连接管理做一个比较系统的梳理。

1. TCP报文段结构（TCP Segment Structure）(i.e. TCP Header)

• source port: 源端口，占16位。
• dest port: 目标端口，占16位。
• sequence number: 序列号，占32位。该字段指定了TCP分组在数据流中的位置，在数据丢失后需要重传时很重要。
• acknowledgment number: ACK号，占32位。该字段在确认收到TCP分组时使用。
• receive window: 接收窗口，占16位。 该字段用于流量控制。
• header length: 报头长度，占4位。该字段指示了TCP报头的长度（以占32个比特的word（即4字节）为单位）。有了这一字段，那么TCP报头的长度就是可变的。（TCP报头的典型长度就是20个字节，因为Options字段通常为空） 4个比特可以表示的最大数是1111b(=0xf=15)，那么TCP报头的最大长度为(4*15=)60个字节。
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标志位	含义	说明
URG	Urgent Pointer field significant	紧急指针控制位，指出当前数据段中是否有紧急数据。
ACK	Acknowledgment field significant	确认控制位，指示TCP段中的"确认号"字段是否有效。
PSH	Push Function	推控制位，指示是否需要立即把收到的该数据段提交给应用进程。
RST	Reset the connection	重置控制位，用于重置，释放一个已经混乱的传输连接，然后重建新的传输连接。
SYN	Synchronize sequence numbers	同步控制位，用来在传输连接建立时同步传输连接序号。
FIN	No more data from sender (Final)	最后控制位，用于释放一个传输连接。

2. 建立TCP连接的三次握手

一个更好的图，来自book 《The TCP/IP Guide》

3. 关闭TCP连接

一个更好的图，来自book 《The TCP/IP Guide》

4. TCP连接的状态转移

4.1 TCP连接状态

4.2 TCP传输连接有限状态机转换流程

4.3 客户端TCP经历的典型的TCP状态序列

4.4 服务器端TCP经历的典型的TCP状态序列

参考文献：

1. Book: Computer Networking: A Top-Down Approach (6th Edition) (By James F. Kurose, Keith W. Ross) Chapter 3 Transport Layer

2. Book: Computer Networks (5th Edition) (By Andrew S. Tanenbaum) Chapter 6 The Transport Layer

3. Book: 《深入理解计算机网络》（第1版）（王达著）第10章 传输层

4. Book: 《深入Linux内核架构》（第1版）（Wolfgang Mlauerer著 郭旭译）第12章 网络

5. RFC793 : Transmission Control Protocol : 3. FUNCTIONAL SPECIFICATION

6. RFC3168 : 6.1. TCP