“深入浅出”系列之数通篇：（5）TCP的三次握手和四次挥手

TCP（传输控制协议）的三次握手和四次挥手是TCP连接建立和释放的过程。

一、TCP三次握手

TCP三次握手是为了建立可靠的连接，确保客户端和服务器之间的通信能力。具体过程如下：

第一次握手：客户端向服务器发送一个带有SYN（Synchronize Sequence Numbers，同步序列编号）标志的数据包，表示需要建立TCP连接。此时，客户端进入SYN_SENT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数据包后，会回复一个带有SYN/ACK标志的数据包，表示同意建立连接并确认收到了客户端的请求。此时，服务器进入SYN_RECEIVED状态。SYN/ACK数据包中的ACK字段数值是在客户端发送过来的序列号的基础上加1进行回复的，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP建立请求已得到验证。

第三次握手：客户端收到服务器的SYN/ACK数据包后，会再次回复一个带有ACK标志的数据包，表示确认收到了服务器的回复，并准备好进行数据传输。此时，客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态，表示TCP连接已经成功建立。

在三次握手过程中，服务器会维护一个未连接队列，为每个客户端的SYN数据包开设一个条目，并等待客户端的确认。如果服务器在发送SYN/ACK数据包后未收到客户端的确认，会进行重传，直到达到最大重传次数为止。

二、TCP四次挥手

TCP四次挥手是为了释放已经建立的连接。由于TCP是全双工通信，因此每个方向都必须单独进行关闭。具体过程如下：

第一次挥手：客户端想要释放连接时，会向服务器发送一个带有FIN（Finish，结束）标志的数据包，表示需要关闭客户端到服务器的数据传送。此时，客户端进入FIN_WAIT_1状态。

第二次挥手：服务器收到客户端的FIN数据包后，会回复一个带有ACK标志的数据包，表示确认收到了客户端的释放连接请求。此时，服务器进入CLOSE_WAIT状态，并准备关闭服务器到客户端的数据传送。客户端收到服务器的ACK数据包后，进入FIN_WAIT_2状态。

第三次挥手：服务器在确认所有传输到客户端的数据已经发送完毕后，会向客户端发送一个带有FIN标志的数据包，表示准备关闭服务器到客户端的数据传送。此时，服务器进入LAST_ACK状态。

第四次挥手：客户端收到服务器的FIN数据包后，会回复一个带有ACK标志的数据包，表示确认收到了服务器的释放连接请求。此时，客户端进入TIME_WAIT状态，并等待足够的时间（通常为2MSL，即Maximum Segment Lifetime的两倍）以确保服务器接收到确认报文。在TIME_WAIT期间，客户端不会立即释放连接资源，以防止由于网络延迟等原因导致的重复报文。如果在这段时间内没有收到服务器的任何报文，客户端会进入CLOSED状态，表示连接已经完全释放。服务器在收到客户端的ACK数据包后，也会进入CLOSED状态。