TCP建立连接和断开连接流程

一、基本描述

TCP协议为提供面向连接的服务，需要先建立连接，然后才可以通信，通信结束时，需要断开连接。

二、建立连接流程

建立连接的过程也叫做三次握手，流程如下：

1、首先，一定是由客户端发起连接请求，服务端来接收连接请求。客户端发起连接请求后，会先给服务端发送一个SYN包。

2、服务端收到SYN包，会回复SYN的ACK，同时再回复SYN,但SYN和ACK是一起发送的。

客户端收到了SYN+ACK包，完成了客户端到服务端单向连接的建立，然后给服务端回复ACK包。

3、服务端收到客户端发来的ACK包，完成了服务端到客户端单向连接的建立。

说明：

 SYN包会报告TCP需要用到的一些参数。
 服务器在收到SYN后，会将连接放入SyncQueue里（Linux默认2048）。
 服务器在收到ACK后，会将连接放入AcceptQueue里（Linux最大128，应用层可以传入backlog，两者的较小值为AcceptQueue的最大长度）。     

三、断开连接流程

断开连接的过程也叫四次挥手，流程如下：

1、断开连接时，发起方可以是客户端也可以是服务端。发起方会先发送一个FIN包，就进入FIN_WAIT_1状态，此时就不能发送用户数据，等待响应方回复ACK。

2、响应方收到FIN包后，就给发起方回复ACK。此时，响应方进入CLOSE_WAIT状态，因为响应方还有待发送的数据，需要等待发送完毕，才能关闭连接（发起方在发送FIN前，会保证已经发送完数据）。

3、发起方收到ACK后，就进入FIN_WAIT_2。此时还能继续接收数据，直到收到响应方的FIN。

4、响应方等数据发送完毕后，就给发起方发送FIN包。

5、发起方收到响应方的FIN包后，就进入TIME_WAIT状态。

6、响应方收到ACK后，就进入CLOSED状态，完成了断开流程。

7、发起方的TIME_WAIT状态会持续2MSL（最大报文生存时间）。然后，进入到CLOSED。

四、为何建立连接是三次握手，而断开连接需要四次挥手？

1、下图是TCP协议头的结构：

 
里面有专门的位来标记SYN包，FIN包，ACK序号是否有效。

2、三次握手时的SYN和ACK，是可以通过一个TCP包来发送的。

3、四次挥手时为何没有将SYN和ACK一起发送，是因为响应方还有待发送的数据，需要等数据发送完成才能发送SYN包。

五、为何需要TIME_WAIT状态？

1、一个重要的原因是在发起方发送了ACK后，不能保证响应方一定能收到ACK。响应方在发送FIN后，就等待发起方的ACK，在等待一段时间后，如果没有收到ACK，就会重发FIN包。发起方在TIME_WAIT的时间内（等待ACK的时间+重发FIN最大需要2MSL），如果又收到了响应方的FIN包，就会再发ACK包。