前言：
TCP協(xié)議是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)相寇，他本身是一個非常非常復(fù)雜的協(xié)議声诸。
本文只是蜻蜓點(diǎn)水，將從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)以及TCP的相關(guān)概念介紹開始围苫，之后再將三次握手裤园，四次揮手這些內(nèi)容來闡述。
最后介紹一些常見問題剂府，并給出解答拧揽。
?網(wǎng)絡(luò)分層
在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，我們是四層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：
網(wǎng)絡(luò)傳輸層
網(wǎng)絡(luò)傳輸層負(fù)責(zé)最底層的底層鏈路連接。兩臺主機(jī)之間進(jìn)行互聯(lián)淤袜，基于網(wǎng)線的物理硬件上的協(xié)議万俗。在這個側(cè)面，主機(jī)與主機(jī)之間只認(rèn)得硬件mac編碼饮怯。并不認(rèn)識IP。
網(wǎng)絡(luò)層
IP就是在網(wǎng)絡(luò)層出現(xiàn)的嚎研，就像網(wǎng)絡(luò)上蓖墅，每個機(jī)器的地址。網(wǎng)絡(luò)層可以理解為快遞临扮，它的職能就是根據(jù)地址（IP）论矾，把東西從一個地方運(yùn)送到另一個地方
傳輸層
傳輸層相比于網(wǎng)絡(luò)層最大的不同就是引入了端口的概念。網(wǎng)絡(luò)層只管發(fā)送地址和目的地址杆勇。但是發(fā)送主機(jī)上有可能有多個程序和同一個接收主機(jī)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)贪壳，怎么區(qū)分這多個程序呢？就引入了端口的概念蚜退。（發(fā)送IP地址闰靴，發(fā)送端口，接收IP地址钻注，接收端口）四元組標(biāo)示了一個主機(jī)的程序到另一個主機(jī)程序的唯一標(biāo)示蚂且。傳輸層的職能，就是維護(hù)這個四元組幅恋。
其實(shí)傳輸層還有一個職能是定義發(fā)送方和接收方基本處理包的行為杏死。上面說到網(wǎng)絡(luò)層就相當(dāng)于郵件運(yùn)輸工，它只負(fù)責(zé)把一包東西從一個地方放到另外一個地方捆交，但是淑翼，這包東西是否送達(dá)了，送達(dá)之后接收方又有什么行為品追。這些都可以在傳輸層進(jìn)行定義玄括。注意，這里說的是可以诵盼，你也可以在傳輸層布不管這些惠豺，只做簡單的基本封裝四元組，比如UDP
應(yīng)用層
指定到主機(jī)端口了风宁，接下來就是應(yīng)用層干活了洁墙，可以傳文件，傳文本戒财。應(yīng)用層就是實(shí)際上對具體的程序之間的交互功能進(jìn)行定義的層热监。
TCP協(xié)議
TCP(Transmission Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議.TCP是主機(jī)對主機(jī)層的傳輸控制協(xié)議，提供可靠的連接服務(wù)饮寞，采用三次握手確認(rèn)建立一個連接孝扛。
協(xié)議結(jié)構(gòu)如下：
這里就不全部都講了列吼，主介紹一部分：
Source Port和Destination Port
這兩個字段表示發(fā)送地址和目的地址的端口號，發(fā)送地址的IP和目的地址的IP是在IP協(xié)議頭中
Sequence number(順序號碼) Acknowledge number(確認(rèn)號碼)
TCP的任意一端（不管是客戶端還是服務(wù)端）苦始，可以發(fā)送數(shù)據(jù)寞钥，也可以接受數(shù)據(jù)。那么發(fā)送序列號就是Seqence Number陌选，接受序列號就是Acknowledgement Number理郑。
其次，序列號是用來標(biāo)志包的順序的咨油。網(wǎng)絡(luò)中包由于網(wǎng)絡(luò)問題您炉，接受到的并不是按順序到達(dá)的，接受端可以根據(jù)這個序列號來進(jìn)行組裝役电。
比如：
給服務(wù)端發(fā)送8000字節(jié)的數(shù)據(jù)赚爵，順序號從10000開始，分成4個包發(fā)送法瑟，那么它們的標(biāo)識就是12000,14000,16000,18000冀膝。
如下圖所示，由于網(wǎng)絡(luò)問題霎挟，最先到達(dá)的是序號為14000畸写，但是服務(wù)端可以根據(jù)這些包的序號進(jìn)行拼接，拼成完整的包氓扛。
Data offset和Reserved
由于tcp頭可能是不固定大小的（因?yàn)榇嬖诳蛇x字段）枯芬，所以需要有這個值來表示當(dāng)前這個包的tcp頭有多大。
Reserved就是保留字段
位碼TCP標(biāo)志位
就是下圖中的紅框的內(nèi)容
SYN(synchronous建立聯(lián)機(jī))：建立連接采郎，發(fā)送一方告知另外一方千所，請求建立連接
ACK(acknowledgement 確認(rèn))：該包中有回復(fù)信息
PSH(push傳送)：該包中有傳輸信息
FIN(finish結(jié)束)：結(jié)束位，發(fā)送一方告知另外一方蒜埋，請求中斷連接
RST(reset重置)：重置位淫痰，這個包是用來要對方重置連接
URG(urgent緊急)：緊急位，已經(jīng)建議棄用
?
握手與揮手：
?有了上面的基礎(chǔ)知識整份，相信下面的三次揮手和四次握手理解起來也不會費(fèi)勁的待错。
下圖是三次握手的過程：
三次握手過程說明：
TCP服務(wù)器進(jìn)程先創(chuàng)建傳輸控制塊TCB（存儲了每一個連接中的一些重要信息，如：TCP連接表烈评，到發(fā)送和接收緩存的指針火俄，到重傳隊(duì)列的指針，當(dāng)前的發(fā)送和接收序號讲冠，等）瓜客，準(zhǔn)備接受客戶進(jìn)程的連接請求。然后服務(wù)器進(jìn)程就處于LISTEN（收聽）狀態(tài)，等待客戶的連接請求谱仪。如有玻熙，即作出相應(yīng)。
第一次握手：
客戶端Client向服務(wù)端Server發(fā)起建立連接請求疯攒∴滤妫客戶端會發(fā)送位碼SYN（請求建立連接），以及序列號x（seq=x）敬尺，TCP規(guī)定称杨，SYN報(bào)文段（即SYN=1的報(bào)文段）不能攜帶數(shù)據(jù)，但要消耗掉一個序號筷转。這時，TCP客戶進(jìn)程進(jìn)入SYN-SENT（同步已發(fā)送）狀態(tài)悬而。
第二次握手：
服務(wù)端Server接受到請求報(bào)文段之后呜舒。如同意建立連接，則向客戶端發(fā)送確認(rèn)消息笨奠。在確認(rèn)報(bào)文段中應(yīng)把SYN位和ACK位都置1袭蝗，確認(rèn)號是ack=x+1，同時也為自己選擇一個初始序號seq=y般婆。注意到腥。這個報(bào)文段也不能攜帶數(shù)據(jù)，但同樣要消耗掉一個序號蔚袍。這時服務(wù)端進(jìn)程進(jìn)入SYN-RCVD（同步收到）狀態(tài)乡范。
第三次握手：
客戶端Client收到服務(wù)端Server的確認(rèn)后，還要向服務(wù)端給出確認(rèn)啤咽。確認(rèn)報(bào)文段的ACK置1晋辆，確認(rèn)號ack=y+1，而自己的序號seq=x+1宇整。這時瓶佳，TCP連接已經(jīng)建立，客戶端進(jìn)入ESTABLISHED（已連接狀態(tài)）鳞青。當(dāng)服務(wù)端收到客戶端的確認(rèn)之后，也進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)。
總結(jié)：
客戶端在三次握手中慌核，狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是：CLOSED->SYN_SEND->ESTABLISHED
服務(wù)端在三次握手中押逼，狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是：CLOSED->LISTENED->SYN_RCVD->ESTABLISHED
問題一：為什么不可以兩次握手，為什么客戶端還要再發(fā)送一次確認(rèn)胶惰？
答：消除舊有連接請求的SYN消息對新連接的干擾器仗，同步連接雙方的序列號和確認(rèn)號并交換TCP 窗口大小信息。
比如說這種異常情況：客戶端發(fā)出的第一個連接請求報(bào)文段并沒有丟失，而是在某些網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)長時間滯留了精钮，以致延誤到連接釋放以后的某個時間才到達(dá)服務(wù)端威鹿。本來這是一個早已失效的報(bào)文段。但服務(wù)端收到此失效的連接請求報(bào)文段后轨香，就誤以為是客戶端又發(fā)出一次新的連接請求忽你。于是就向客戶端發(fā)出確認(rèn)報(bào)文段，同意建立連接臂容。假定不采用三次握手科雳，那么只要服務(wù)端發(fā)出確認(rèn)，新的連接就建立了脓杉。
問題二：什么是SYN攻擊糟秘？如何檢測它？
?? 在三次握手過程中球散，服務(wù)器發(fā)送SYN-ACK之后尿赚，收到客戶端的ACK之前的TCP連接稱為半連接(half-open connect).此時服務(wù)器處于Syn_RECV狀態(tài).當(dāng)收到ACK后，服務(wù)器轉(zhuǎn)入ESTABLISHED狀態(tài).
Syn攻擊就是 攻擊客戶端
在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址蕉堰，向服務(wù)器不斷地發(fā)送syn包凌净，服務(wù)器回復(fù)確認(rèn)包，并等待客戶的確認(rèn)屋讶，由于源地址是不存在的冰寻，服務(wù)器需要不斷的重發(fā)直
至超時，這些偽造的SYN包將長時間占用未連接隊(duì)列皿渗，正常的SYN請求被丟棄斩芭，目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，嚴(yán)重者引起網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓乐疆。
? Syn攻擊是一個典型的DDOS攻擊秒旋。檢測SYN攻擊非常的方便，當(dāng)你在服務(wù)器上看到大量的半連接狀態(tài)時诀拭，特別是源IP地址是隨機(jī)的迁筛，基本上可以斷定這是一次SYN攻擊.在Linux下可以如下命令檢測是否被Syn攻擊：
netstat -n -p TCP | grep SYN_RECV
一般較新的TCP/IP協(xié)議棧都對這一過程進(jìn)行修正來防范Syn攻擊，修改tcp協(xié)議實(shí)現(xiàn)耕挨。主要方法有SynAttackProtect保護(hù)機(jī)制细卧、SYN cookies技術(shù)、增加最大半連接和縮短超時時間等.
但是不能完全防范syn攻擊筒占。
四次揮手過程說明：
?在客戶端和服務(wù)端已經(jīng)建立連接的情況下贪庙，需要四次揮手來斷開連接。如下圖所示：
第一次揮手：
客戶端發(fā)送一個FIN=1的報(bào)文段和順序號為u（seq=u）的請求關(guān)閉消息（客戶端沒有消息要發(fā)給你了翰苫，我準(zhǔn)備關(guān)閉連接了止邮，但是如果你還有數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完成这橙，則不必急著關(guān)閉Socket，可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)导披。所以你先發(fā)送ACK）屈扎。客戶端進(jìn)入FIN-WAIT-1狀態(tài)撩匕，等待服務(wù)端的FIN報(bào)文段鹰晨。
第二次揮手：
服務(wù)端收到客戶端的FIN報(bào)文段，會發(fā)送一個確認(rèn)報(bào)文段ACK=1止毕，以及確認(rèn)序列號ack=u+1模蜡，還有自己的序列號seq=v（告訴客戶端，我已經(jīng)收到你的請求關(guān)閉消息扁凛，但是我還沒準(zhǔn)備好忍疾，請繼續(xù)等待），服務(wù)單進(jìn)入CLOSE-WAIT階段谨朝，此時服務(wù)端還未關(guān)閉卤妒。
第三次揮手：
服務(wù)端向客戶端發(fā)送FIN=1報(bào)文段（告訴Client端，好了叠必，我這邊數(shù)據(jù)發(fā)完了，準(zhǔn)備好關(guān)閉連接了）妹窖，ACK=1,序列號seq=w纬朝，ack=u+1，服務(wù)端進(jìn)入LAST-ACK狀態(tài)
第四次揮手：
客戶端收到服務(wù)端發(fā)來的FIN=1報(bào)文段骄呼，給服務(wù)端發(fā)送ACK=1報(bào)文段共苛，序列號seq=u+1，ack=w+1的消息蜓萄。這時客戶端就可以關(guān)閉連接了隅茎，但是他還是不相信網(wǎng)絡(luò)，怕Server端不知道要關(guān)閉嫉沽，所以發(fā)送ACK后進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)辟犀，如果Server端沒有收到ACK則可以重傳
，客戶端等待了2MSL后依然沒有收到回復(fù)绸硕，客戶端關(guān)閉堂竟。服務(wù)端也關(guān)閉。
總結(jié)：
客戶端在四次揮手中的狀態(tài)變化是：ESTABLISHED -> FIN-WAITED-1 -> FIN-WAITED-2 -> TIME-WAITED -> CLOSED
服務(wù)單在四次揮手中的狀態(tài)變化是：ESTABLISHED -> CLOSE-WAITED LAST-ACK -> CLOSED
?
問題一：為什么在第四次回收后會有2個MSL的延時玻佩？
首先了解MSL出嘹，Maximum Segment Lifetime,最大報(bào)文生存時間，2個MSL是報(bào)文段發(fā)送和接受的最長時間咬崔。
假定網(wǎng)絡(luò)不可靠税稼，那么第四次發(fā)送的ACK可能丟失烦秩，即服務(wù)端無法收到這個ACK，如果服務(wù)端收不到這個確認(rèn)ACK郎仆，服務(wù)端會定時向客戶端端重復(fù)發(fā)送FIN只祠，直到服務(wù)單端收到客戶端的確認(rèn)ACK。所以這個2MSL就是用來處理這個可能丟失的ACK的丸升。
問題二：為什么握手只要三次铆农，揮手卻需要四次？
在TCP連接中狡耻，服務(wù)端SYN和ACK向客戶端發(fā)送是一次性發(fā)送的墩剖，而在斷開連接的過程中，服務(wù)端向客戶端發(fā)送的ACK和FIN是分兩次發(fā)送的夷狰。因?yàn)樵诜?wù)端接受到客戶端的FIN后岭皂，服務(wù)端還有數(shù)據(jù)要傳輸?shù)脑挘韵劝l(fā)送ACK沼头，等服務(wù)端處理完自己的事情后就可以發(fā)送FIN斷開連接了爷绘。
下篇預(yù)告：
TCP長連接與短連接，與Socket的聯(lián)系
參考鏈接：
