TCP通信协议的连接与挥手

建立TCP通信连接需要经过三次握手。初始时服务器端处于监听状态，accept()处于阻塞状态，客户端请求连接服务端时，connect()刚刚调用并处于阻塞状态

第一次握手，客户端向服务端发送SYN、MSS，客户端处于SYN_SENT状态，服务端接收后将由Listen状态变为SYN_RCVD状态。

第二次握手，服务端向客户端发送一个SYN、MSS还有一个ASK（等于客户端发送的SYN+1），客户端接收SYN、MSS、ASK核对无误后将SYN-SENT状态改为ESTABLISHED状态。

第三次握手，客户端connect()返回不在处于阻塞状态，客户端向服务端发送ACK（等于服务端发送的SYN+1），服务端接收ACK核对无误之后，accept()从阻塞状态返回，同时read()阻塞，连接建立。

三次握手的原因：1、防止已过期的连接再次传到被连接的主机，比如：两次握手时，A（选好端口）发送连接信息到B延迟了，A再发B接收了从而建立连接，信息传送完之后断开连接，原先的请求信息又传到B，B认为建立连接，但A相应的端口已经断开

2、三次握手防止死锁：A发送连接请求信息到B，B认为建立连接再发送请求信息到A却丢失了，A不知道连接的各个信息不知道B已经准备好认为连接还未成功，将忽略B所发来的信息，造成死锁。

断开TCP连接需要经过四次挥手。通常是客户端主动断开，客户端应用程序调用close(fd)关闭套接字。

第一次挥手，客户端向服务端发送FIN，客户端处于FIN-WAIT-1状态，服务端接收FIN将会处于close-wait()状态同时read()return 0。

第二次挥手，服务端向客户端发送ACK（等于客户端发送FIN+1），客户端接收ACK后将处于FIN-WAIT-2状态，服务端关闭客户端描述符close()，将未发送完的数据丢掉。

第三次挥手，服务端向客户端发送FIN，此时服务端处于LAST-ACK状态，客户端接收FIN后将由FIN-WAIT-2状态变为TIME-WAIT状态。

第四次挥手，客户端向服务端发送ACK（服务端FIN+1），服务器接收ACK后核对无误将LAST-ACK状态变为CLOSE状态，连接断开。

注：客户端处于TIME-WAIT状态要经历2个MSL时间才会将状态变为CLOSE,通常等待时间为60s。

TCP的11种状态

客户端独有：（1）SYN_SENT （2）FIN_WAIT1 （3）FIN_WAIT2 （4）CLOSING （5）TIME_WAIT

服务端独有：（1）LISTEN （2）SYN_RCVD （3）CLOSE_WAIT （4）LAST_ACK 

共有：（1）CLOSED （2）ESTABLISHED

LISTEN ：监听来自远方TCP端口的连接请求。

SYN-SENT ：在发送连接请求后等待匹配的连接请求。

SYN-RECEIVED ：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。

ESTABLISHED ：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户。

FIN-WAIT-1 ：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认。

FIN-WAIT-2 ：从远程TCP等待连接中断请求。

CLOSE-WAIT ：等待从本地用户发来的连接中断请求。

CLOSING ：等待远程TCP对连接中断的确认。

LAST-ACK ：等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认。

TIME-WAIT ：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认。

CLOSED ：没有任何连接状态。

CLOSING状态：客户端向服务端发送了FIN，却没有收到服务器的ACK，反而收到了服务端的FIN。这种情况发生在服务器向客户端发送的ACK丢包了。

TIME-WAIT：一端发起主动关闭时，并且已经收到对方的FIN，这时进入TIME-WAIT状态，TIME-WAIT的时间是2倍的MSL（最大生存时间），在TIME-WAIT状态连接实际已经断掉，但原端口还不能被新的连接使用。

TIME-WAIT原因：

1、防止回给对方FIN的ACK丢失，服务端并不会对ACK做确认，只能等待一段时间寄希望服务端已经收到，如果服务端没有收到对其发送的FIN的确认会再发送FIN，这样客户端就由机会再回一个ACK。2、防止上一次连接中迟到的数据包影响新的连接，在TIME-WAIT状态这些包会被丢弃。

TCP进站(Inbound)处理过程：正常情况下，TCP进站处理的过程。

　　服务端处于监听状态，客户端用于建立连接请求的数据包(IP packet)按照TCP/IP协议堆栈组合成为TCP处理的分段(segment)。

　　分析报头信息：TCP层接收到相应的TCP和IP报头，将这些信息存储到内存中。

　　检查TCP校验和(checksum)：标准的校验和位于分段之中(Figure-2)。如果检验失败，不返回确认，该分段丢弃，并等待客户端进行重传。

　　查找协议控制块(PCB{})：TCP查找与该连接相关联的协议控制块。如果没有找到，TCP将该分段丢弃并返回RST。(这就是TCP处理没有端口监听情况下的机制) 如果该协议控制块存在，但状态为关闭，服务端不调用connect()或listen()。该分段丢弃，但不返回RST。客户端会尝试重新建立连接请求。

　　建立新的socket：当处于监听状态的socket收到该分段时，会建立一个子socket，同时还有socket{}，tcpcb{}和pcb{}建立。这时如果有错误发生，会通过标志位来拆除相应的socket和释放内存，TCP连接失败。如果缓存队列处于填满状态，TCP认为有错误发生，所有的后续连接请求会被拒绝。这里可以看出SYN Flood攻击是如何起作用的。

　　丢弃：如果该分段中的标志为RST或ACK，或者没有SYN标志，则该分段丢弃。并释放相应的内存。

TCP/IP是很多的不同的协议组成，实际上是一个协议组，TCP用户数据报表协议(也称作TCP传输控制协议，Transport Control Protocol。可靠的主机到主机层协议。这里要先强调一下，传输控制协议是OSI网络的第四层的叫法，TCP传输控制协议是TCP/IP传输的6个基本协议的一种。两个TCP意思非相同。 )。