TCP的三次握手建立连接，四次挥手断开连接

TCP 三次握手（Three-Way Handshake）—— 建立连接

三次握手的目的是在客户端和服务器之间建立可靠的连接，并同步双方的序列号。

概述：

1. 第一次握手（SYN）：
   • 客户端向服务器发送一个 TCP SYN (Synchronize) 报文段，其中：
     • SYN 标志位被设置为 1，表示请求建立连接。
     • 序列号 (seq) 被设置为一个随机值 x，作为客户端的初始序列号 (ISN_C)。
     • 其他标志位（如 ACK、FIN 等）都为 0。
   • 客户端进入 SYN-SENT 状态，等待服务器的确认。
2. 第二次握手（SYN-ACK）：
   • 服务器收到客户端的 SYN 报文段后，如果同意建立连接，则会发送一个 TCP SYN-ACK 报文段进行响应，其中：
     • SYN 标志位被设置为 1，表示同意建立连接。
     • ACK 标志位被设置为 1，表示确认收到客户端的 SYN 报文段。
     • 确认号 (ack) 被设置为 x + 1，表示期望接收的下一个字节的序列号。
     • 序列号 (seq) 被设置为一个随机值 y，作为服务器的初始序列号 (ISN_S)。
   • 服务器进入 SYN-RECEIVED 状态，等待客户端的确认。
3. 第三次握手（ACK）：
   • 客户端收到服务器的 SYN-ACK 报文段后，会发送一个 TCP ACK 报文段进行确认，其中：
     • ACK 标志位被设置为 1，表示确认收到服务器的 SYN-ACK 报文段。
     • 确认号 (ack) 被设置为 y + 1，表示期望接收的下一个字节的序列号。
     • 序列号 (seq) 被设置为 x + 1，因为该报文段不携带数据，所以序列号保持不变。
   • 客户端进入 ESTABLISHED 状态，表示连接已建立。
   • 服务器收到客户端的 ACK 报文段后，也进入 ESTABLISHED 状态，表示连接已建立。

三次握手过程图示

客户端                                    服务器
--------                                  --------
SYN (seq=x) ------------->

                                        SYN-ACK (seq=y, ack=x+1) <---------
                                        
ACK (seq=x+1, ack=y+1) ------------->
                                        ESTABLISHED
ESTABLISHED

sequenceDiagram
    participant Client as 客户端
    participant Server as 服务器
    Client->>Server: SYN (seq=x)
    note left of Client: CLOSED
    note right of Server: LISTEN
    Client->>Client: SYN-SENT
    activate Server
    Server-->>Client: SYN-ACK (seq=y, ack=x+1)
    note right of Server: SYN-RECEIVED
    Client->>Server: ACK (seq=x+1, ack=y+1)
    note left of Client: ESTABLISHED
    note right of Server: ESTABLISHED
    deactivate Server

TCP 四次挥手（Four-Way Handshake）—— 断开连接

四次挥手用于安全地关闭 TCP 连接，确保所有数据都已传输完毕。

概述：

1. 第一次挥手（FIN）：
   • 客户端完成数据传输后，会发送一个 TCP FIN (Finish) 报文段，请求关闭连接，其中：
     • FIN 标志位被设置为 1，表示请求关闭连接。
     • 序列号 (seq) 被设置为 u，通常等于客户端最后发送的数据的序列号加 1。
   • 客户端进入 FIN-WAIT-1 状态，等待服务器的确认。
2. 第二次挥手（ACK）：
   • 服务器收到客户端的 FIN 报文段后，会发送一个 TCP ACK 报文段进行确认，其中：
     • ACK 标志位被设置为 1，表示确认收到客户端的 FIN 报文段。
     • 确认号 (ack) 被设置为 u + 1。
     • 序列号 (seq) 被设置为 v，通常等于服务器最后发送的数据的序列号加 1。
   • 服务器进入 CLOSE-WAIT 状态，表示服务器已经收到客户端的关闭请求，但服务器可能还有数据要发送。
3. 第三次挥手（FIN）：
   • 服务器完成数据传输后，会发送一个 TCP FIN 报文段，请求关闭连接，其中：
     • FIN 标志位被设置为 1，表示请求关闭连接。
     • 序列号 (seq) 被设置为 w，等于 v + 1（如果在 CLOSE-WAIT 期间服务器没有发送数据）。
   • 服务器进入 LAST-ACK 状态，等待客户端的确认。
4. 第四次挥手（ACK）：
   • 客户端收到服务器的 FIN 报文段后，会发送一个 TCP ACK 报文段进行确认，其中：
     • ACK 标志位被设置为 1，表示确认收到服务器的 FIN 报文段。
     • 确认号 (ack) 被设置为 w + 1。
     • 序列号 (seq) 被设置为 u + 1。
   • 客户端进入 TIME-WAIT 状态，等待 2MSL（Maximum Segment Lifetime）时间后，关闭连接。
   • 服务器收到客户端的 ACK 报文段后，关闭连接。

四次挥手过程图示

客户端                                    服务器
--------                                  --------
FIN (seq=u) ------------->
                                        ACK (seq=v, ack=u+1) <-------------
                                        CLOSE-WAIT
                                        FIN (seq=w, ack=u+1) <-------------
ACK (seq=u+1, ack=w+1) ------------->
TIME-WAIT                                 CLOSED
                                        CLOSED

sequenceDiagram
    participant Client as 客户端
    participant Server as 服务器
    Client->>Server: FIN (seq=u)
    note left of Client: ESTABLISHED
    note right of Server: ESTABLISHED
    Client->>Client: FIN-WAIT-1
    activate Server
    Server-->>Client: ACK (seq=v, ack=u+1)
    note right of Server: CLOSE-WAIT
    Server->>Client: FIN (seq=w, ack=u+1)
    note right of Server: LAST-ACK
    Client->>Server: ACK (seq=u+1, ack=w+1)
    note left of Client: TIME-WAIT
    Client->>Client: TIME-WAIT (2MSL)
    note left of Client: CLOSED
    note right of Server: CLOSED
    deactivate Server

关键控制位和序号/确认号的变化总结

• SYN (Synchronize)： 用于发起连接，同步序列号。
• ACK (Acknowledgment)： 用于确认收到报文段。
• FIN (Finish)： 用于请求关闭连接。
• seq (Sequence Number)： 序列号，用于标识 TCP 数据流中的字节序号，确保数据按序到达。
• ack (Acknowledgment Number)： 确认号，用于确认已收到的数据，其值为期望接收的下一个字节的序列号。