前言

　　先說一下IP協議和TCP協議，IP協議是無連接的通信協議，IP不會占用兩個設備之間通信的線路，IP實際上主要負責將每個數據包路由至目的地，但是IP協議並沒有能夠確保數據包是否到達，傳過去的數據包是否按照順序排列，所以IP數據包是不可靠的。而解決數據不可靠的問題就是由TCP協議來完成，接下來就介紹TCP協議，是如何讓這些數據可靠的。

TCP概念

TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通信協議，前面的博客有介紹，在簡化的電腦網路OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，用戶數據報協議（UDP）是同一層內另一個重要的傳輸協議。數據傳輸時，應用程式向TCP層發送數據流，TCP就會將接受到的數據流切分成報文段（會根據當前網路環境來調整報文段的大小），然後經過下麵的層層傳遞，最終傳遞給目標節點的TCP層。為了防止丟包，TCP協議會在數據包上標有序號，對方收到則發送ACK確認，未收到則重傳。這個步驟就是我們通常所說的TCP建立連接的三次握手。同時TCP會通過奇偶校驗和的方式來校驗數據傳輸過程中是否出現錯誤。下麵來詳細介紹三次握手的過程。

TCP報文中的6個標誌位

先來簡單介紹一下TCP報文

在這裡主要介紹一下那6個標誌位

URG：緊急指針標誌，當為1時表示緊急指針有效，為0則忽略緊急指針

ACK：確認序號標誌，為1表示確認號有效，為0表示報文中不含有確認信息，確認號無效

PSH：push標誌，當為1時就是讓接收方收到該TCP報文的時候不進入緩衝區排隊而是快速發給應用程式

RST：重置連接標誌，當連接出現錯誤時可以重置，或者用於拒絕非法的報文段和連接請求

SYN：同步序號，用於建立連接過程

FIN：finish標誌，用於釋放連接

TCP建立連接的三次握手

下麵是示意圖：

 （註：seq代表序號，ack代表確認號）

第一次握手：當客戶端需要去建立連接時，客戶端就會發送SYN包（seq=x）到伺服器，然後客戶端進入SYN_SEND的狀態，代表已經發SYN包過去，並且在等待伺服器確認。此時ACK=0,SYN=1.，這時候由於才第一次握手，所以沒有ACK標誌

第二次握手：伺服器收到SYN包，就會進行確認，由上面的標誌位介紹我們可以知道SYN是表示同步序號，這時候會使得確認號=序號+1，即ack就會等於x+1，然後伺服器也會像客戶端發送一個SYN包（seq=y），這時候也就是伺服器會發送SYN+ACK包，來表示伺服器確認到了客戶端的一次握手並且二次握手建立，此時伺服器進入SYN_RECV狀態。此時SYN=1，ACK=1，這時候由於是第二次握手，所以就會有一個伺服器給客戶端的確認標誌。

第三次握手：客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，然後就會像伺服器發送確認包ACK（ack=k+1）和SYN（seq=x+1），等到這個包發送完畢之後客戶端和伺服器就會進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，而後就可以在服務端和客戶端之間傳輸數據。此時SYN標誌位已經不需要，因為當我們發送ACK標誌位的時候代表三次握手成功，已經建立完連接了，接下來可以傳送數據過去了。

既然都有SYN包那為什麼還要ACK來確認呢？SYN是同步序號，當 SYN=1 而ACK=0 時，表明這是一個連接請求報文。對方若同意建立連接，則應在響應報文中使 SYN=1 和 ACK=1。因此SYN置1就表示這是一個連接請求或連接接受報文。而ACK狀態是用來確認是否同意連接。也就是傳了 SYN，證明發送方到接收方的通道沒有問題，但是接收方到發送方的通道還需要 ACK 信號來進行驗證。

當TCP三次握手完之後，就代表連接已經建立完成，那麼連接斷開又是怎麼樣的呢？

TCP四次握手

當在傳送完數據之後，客戶端會和服務端之間有四次握手

第一次握手：客戶端發送一個FIN和序號過去（seq=u），用來表示客戶端和服務端之間有關閉的請求，同時關閉客戶端到服務端的數據傳送，客戶端就進入FIN_WAIT_1的狀態。

第二次握手：服務端收到FIN=1的標誌位時，就會發送一個ACK標誌位代表確認，然後確認序號就變成了收到的序號加1，即ack=u+1（FIN和SYN在這點上相同，但是作用不一樣）這時候服務端進入CLOSE_WAIT狀態，這是一個半關閉狀態。只能服務端給客戶端發送數據而客戶端不能給服務端發送數據。

第三次握手：這次握手還是由服務端發起，這是服務端在傳完最後的數據（沒有就不傳）就會發送一個FIN=1和ACK=1，且序號seq會改變（沒有傳數據則不變），而ack不變。這時候服務端就會進入LAST_ACK狀態，表示最後確認一次。

第四次握手：客戶端在接收到FIN之後，就會進入TIME_WAIT狀態，接著就發送一個ACK和seq=u+1,ack=w+1給服務端，這時候服務端就會進入CLOSED狀態。而客戶端進入TIME_WAIT狀態的時候必須要等待2MSL的時間才會關閉

為什麼會有TIME_WAIT狀態呢？（MSL：網路中數據報文存在的最大時間）

1、TIME_WAIT狀態可以確保有足夠的時間讓對方接收到ACK包，如果ACK沒有到達，在傳輸的過程丟失了或者一些其他原因，這樣就可以讓客戶端重發ACK包。如果客戶端直接關閉了，那麼就有可能導致服務端在一些情況下沒有接收到ACK包而無法與客戶端斷開連接。這樣客戶端發送ACK包到服務端，服務端請求重發，一來一回就正好是2MSL

2、保證遲來的TCP報文段有足夠的時間被識別並丟棄，linux 中一個TCPport不能打開兩次或兩次以上。當client處於time_wait狀態時我們將無法使用此port建立新連接，假設不存在time_wait狀態，新連接可能會收到舊連接的數據。

伺服器出現大量COLSE_WAIT狀態的原因？這時候很可能是因為程式中在收到FIN=1的TCP報文後，由於忙於讀或者寫，沒有去及時發送FIN回來，也就是無法及時關閉連接。這時候需要著重檢查釋放資源的代碼和處理請求的線程配置，有可能是代碼中有資源沒有被釋放掉，也有可能是線程池中的線程數不合理等等