TCP協議特點和三向交握／四次揮手

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一.TCP的特性

TCP提供一種連線導向的、可靠的位元組流服務
在一個TCP串連中，僅有兩方進行彼此通訊。廣播和多播不能用於TCP
TCP使用校正和，確認和重傳機制來保證可靠傳輸
TCP給資料分節進行排序，並使用累積確認保證資料的順序不變和非重複
TCP使用滑動視窗機制來實現流量控制，通過動態改變視窗的大小進行擁塞控制
注意：TCP 並不能保證資料一定會被對方接收到，因為這是不可能的。TCP 能夠做到的是，如果有可能，就把資料遞送到接收方，否則就（通過放棄重傳並且中斷串連這一手段）通知使用者。因此準確說 TCP 也不是 100% 可靠的協議，它所能提供的是資料的可靠遞送或故障的可靠通知。

二.三向交握與四次揮手

所謂三向交握(Three-way Handshake)，是指建立一個 TCP 串連時，需要用戶端和伺服器總共發送3個包。
三向交握的目的是串連伺服器指定連接埠，建立 TCP 串連，並同步串連雙方的序號和確認號，交換 TCP 視窗大小資訊。在 socket 編程中，用戶端執行 connect() 時。將觸發三向交握。

第一次握手(SYN=1, seq=x):
用戶端發送一個 TCP 的 SYN 標誌位置1的包，指明用戶端打算已連線的服務器的連接埠，以及初始序號 X,儲存在包頭的序號(Sequence Number)欄位裡。發送完畢後，用戶端進入 SYN_SEND 狀態。

第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1):
伺服器發回確認包(ACK)應答。即 SYN 標誌位和 ACK 標誌位均為1。伺服器端選擇自己 ISN 序號，放到 Seq 域裡，同時將確認序號(Acknowledgement Number)設定為客戶的 ISN 加1，即X+1。 發送完畢後，伺服器端進入 SYN_RCVD 狀態。

第三向交握(ACK=1，ACKnum=y+1)
用戶端再次發送確認包(ACK)，SYN 標誌位為0，ACK 標誌位為1，並且把伺服器發來 ACK 的序號欄位+1，放在確定欄位中發送給對方，並且在資料區段放寫ISN的+1發送完畢後，用戶端進入 ESTABLISHED 狀態，當伺服器端接收到這個包時，也進入 ESTABLISHED 狀態，TCP 握手結束。

TCP 的串連的拆除需要發送四個包，因此稱為四次揮手(Four-way handshake)，也叫做改進的三向交握。用戶端或伺服器均可主動發起揮手動作，在 socket 編程中，任何一方執行 close() 操作即可產生揮手操作。

第一次揮手(FIN=1，seq=x)
假設用戶端想要關閉串連，用戶端發送一個 FIN 標誌位置為1的包，表示自己已經沒有資料可以發送了，但是仍然可以接受資料。發送完畢後，用戶端進入 FIN_WAIT_1 狀態。

第二次揮手(ACK=1，ACKnum=x+1)
伺服器端確認用戶端的 FIN 包，發送一個確認包，表明自己接受到了用戶端關閉串連的請求，但還沒有準備好關閉串連。發送完畢後，伺服器端進入 CLOSE_WAIT 狀態，用戶端接收到這個確認包之後，進入 FIN_WAIT_2 狀態，等待伺服器端關閉串連。

第三次揮手(FIN=1，seq=y)
伺服器端準備好關閉串連時，向用戶端發送結束串連請求，FIN 置為1。
發送完畢後，伺服器端進入 LAST_ACK 狀態，等待來自用戶端的最後一個ACK。

第四次揮手(ACK=1，ACKnum=y+1)
用戶端接收到來自伺服器端的關閉請求，發送一個確認包，並進入 TIME_WAIT狀態，等待可能出現的要求重傳的 ACK 包。伺服器端接收到這個確認包之後，關閉串連，進入 CLOSED 狀態。用戶端等待了某個固定時間（兩個最大段生命週期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之後，沒有收到伺服器端的 ACK ，認為伺服器端已經正常關閉串連，於是自己也關閉串連，進入 CLOSED 狀態。