TCP协议由浅入深(1) ——TCP连接

认识TCP
TCP是工作在网络层，向应用层提供一种可靠的，面向字节流的协议。
1.TCP的首部

TCP首部通常占用20字节。
TCP首部中的两个记录端口的字段再加上IP首部中的源IP和目的IP来确认一个唯一的TCP连接。
序号用来标识TCP的发送端发送的字节流，每发送一个字节，序号就加一。
为什么图中SEQ是从1开始呢？因为在TCP连接的是否发送了一个只包含SYN的包，将SEQ初始为1，从图中可以看出序号对单向传输的每一个字节进行计数。
确认序号是用来确认前面收到的字节。
从图中可以看出第355号包确认的是第354的seq加上len再加一。如果发送方的包在传输过程中出错，导致接收方的检验和对不上，这样将不会确认这个包，例如A能接受B的1024~2047，但是其中数据出现错误的话，A只会确认1025。这样发送方收到重复的ACK，如果这样发生三次这样就能判断这个包丢包或者发生错误，发送方就会重传这个包。
下面介绍TCP首部中六个标志位：
URG：紧急指针有效、
ACK：确认序号有效
PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层、
RST：复位标志，表示需要重新连接
SYN：请求连接
FIN： 结束连接（双方都可发起）
检验和检验的范围包括了整个TCP报文(TCP首部和TCP数据)和一个12字节伪首部（包含源IP，目的IP等），由一定由发送方计算和储存，由接收方进行检验对比。
最常见的可选字段是MSS字段（最大报文大小），指明本端能接受的最大报文的大小，通常在通信的第一个报文中表明。
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2.TCP连接的建立和断开

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1.TCP的连接

从上图中可以看出TCP连接通常是由三次通信建立的，统称“三次握手”。

第一步：客户端A向服务端B发送SYN报文请求连接。客户端从CLOSED状态变为SYN-SENT状态。
第二步：服务端B确认A发来的SYN，并且也发出SYN请求连接。从LISTEN状态变为SYN-RCVD状态。
第三步：客户端A接收到来自服务端B的SYN和ACK报文从SYN-SENT状态变为ESTABLISHED状态并对服务端的SYN进行确认，服务端B接收到来自A的ACK报文，从SYN-RCVD变为ESTABLISHED状态，然后就能进行数据传输。
为什么是三步呢，而不是两步或者四步？
首先我们假设是两次握手，那就是到服务端B发送SYN+ACK这一步为止。我们现在来假设一下，如果服务端B发送的这个报文段在中途丢包，客户端A没有收到这个包，A的连接状态就不会改变，B也永远不会知道这个报文段是否到达A，这是否是一个可靠的连接。这样就无法保证连接的可靠性。
那为什么不是四次握手呢？因为前面三次已经保证了这个连接是可靠的连接了，所以第四次完全是多余的。
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讲完正常的连接情况，我们现在来讲讲一些特殊情况和连接中的异常情况：
两次连接的情况
当主机A和主机B同时向对方发出连接的请求,所以在这种情况下就不存在客户端和服务端之分了

两次挥手的情况
上面既然有两次连接的情况，同理当然也会有两次挥手的情况，那就是主机A与主机B同时关闭，向对方发出带FIN的报文段并且同时回复对方带有FIN+ACK的报文。

在这种情况下，两台主机都不经过FIN_WAIT_2状态。
虽然上面这两种情况非常少见，但是还是会发生。

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