【TCP】TCP三次握手与四次挥手

一、TCP三次握手

第一次握手：Client 将标志位 SYN=1 ，随机产生一个值 seq=J ，并将该数据包发送给 Server 。此时，Client 进入SYN_SENT 状态，等待 Server 确认。
第二次握手：Server 收到数据包后由标志位 SYN=1 知道Client请求建立连接，Server 将标志位 SYN 和 ACK 都置为 1 ，ack=J+1，随机产生一个值 seq=K ，并将该数据包发送给 Client 以确认连接请求，Server 进入 SYN_RCVD 状态。此时，Server 进入 SYC_RCVD 状态。
第三次握手：Client 收到确认后，检查 ack 是否为 J+1 ，ACK 是否为 1 。
　　如果正确，则将标志位 ACK 置为 1 ，ack=K+1 ，并将该数据包发送给 Server 。此时，Client 进入 ESTABLISHED 状态。
　　Server 检查 ack 是否为 K+1 ，ACK 是否为 1 ，如果正确则连接建立成功。此时 Server 进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手，随后 Client 与 Server 之间可以开始传输数据了。
Client 和 Server 互相做了一次 SYNC 和 ACK 。

问题:TCP为什么需要三次握手，为什么不是两次？

为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到了服务端，因而产生错误。

客户端发出的连接请求报文并未丢失，而是在某个网络节点长时间滞留了，以致延误到链接释放以后的某个时间才到达 Server 。

若不采用“三次握手”，那么只要 Server 发出确认数据包，新的连接就建立了。由于 Client 此时并未发出建立连接的请求，所以其不会理睬 Server 的确认，也不与 Server 通信；而这时 Server 一直在等待 Client 的请求，这样 Server 就白白浪费了一定的资源。
若采用“三次握手”，在这种情况下，由于 Server 端没有收到来自客户端的确认，则就会知道 Client 并没有要求建立请求，就不会建立连接。

二、TCP四次挥手

第一次挥手：Client 发送一个 FIN=M ，用来关闭 Client 到 Server 的数据传送。此时，Client 进入 FIN_WAIT_1 状态。
第二次挥手，Server 收到 FIN 后，发送一个 ACK 给 Client ，确认序号为 M+（与 SYN 相同，一个 FIN 占用一个序号）。此时，Server 进入 CLOSE_WAIT 状态。注意，TCP 链接处于半关闭状态，即客户端已经没有要发送的数据了，但服务端若发送数据，则客户端仍要接收。
第三次挥手，Server 发送一个 FIN=N ，用来关闭 Server 到 Client 的数据传送。此时 Server 进入 LAST_ACK 状态。
第四次挥手，Client 收到 FIN 后，此时 Client 进入 TIME_WAIT 状态。接着，Client 发送一个 ACK 给 Server ，确认序号为 N+ 。Server 接收到后，此时 Server 进入 CLOSED 状态，完成四次挥手。

问题:TCP为什么需要四次挥手？

首先TCP 是全双工模式，需要双向都断开连接。

当主机 1 发出 FIN 报文段时，只是表示主机 1 已经没有数据要发送了，主机 1 告诉主机 2 ，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机 1 还是可以接受来自主机 2 的数据；

当主机 2 返回 ACK 报文段时，表示它已经知道主机 1 没有数据发送了，但是主机 2 还是可以发送数据到主机 1 的。

因为主机 2 此时可能还有数据想要发送给主机 1 ，所以挥手不能像握手只有三次，而是多了那么“一次”！

当主机 2 也发送了 FIN 报文段时，这个时候就表示主机 2 也没有数据要发送了，就会告诉主机 1 ，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次 TCP 连接。

问题：为什么需要TIME_WAIT?

因为在第四步的时候，client发送的ACK可能丢失并导致server重新发送FIN消息，TIME_WAIT维护连接状态.
如果执行主动关闭的一方client不进入到TIME_WAIT状态就关闭连接那会发生什么呢？当重传的FIN消息到达时，因为TCP已经不再有连接的信息了，所以就用RST(重新启动)消息应答，导致server进入错误的状态而不是有序终止状态，如果发送最后ACK消息的一方处于TIME_WAIT状态并仍然记录着连接的信息，它就可以正确的响应对等方server的FIN消息了.