TCP三次握手和四次挥手的详细过程？为什么需要三次握手？四次挥手时TIME_WAIT状态的作用？

TCP三次握手详细过程及状态变化

步骤	方向	报文内容	状态变化
1	客户端 → 服务端	SYN=1, seq=x（随机ISN）	客户端进入 SYN_SENT
2	服务端 → 客户端	SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1	服务端进入 SYN_RCVD
3	客户端 → 服务端	ACK=1, seq=x+1, ack=y+1	双方进入 ESTABLISHED

为什么需要三次握手？
（1）防止历史重复连接（旧 SYN 干扰）
如果客户端发送的 SYN 因网络延迟而滞留，后续重传的 SYN 可能导致服务器误认为有多个连接请求。
（2）同步初始序列号（ISN）
TCP 依赖序列号保证数据有序传输，双方需交换初始 seq 值。
两次握手只能确认客户端的 ISN，服务器无法确认自己的 ISN 是否被客户端接收。
（3）避免资源浪费（防止 SYN 洪泛攻击）
如果只有两次握手，服务器在收到 SYN 后直接分配资源，可能被恶意攻击（如 SYN Flood）耗尽资源。
第三次握手确保客户端是真实存在的，减少无效连接占用。

TCP四次挥手（断开连接）

步骤	方向	报文内容	状态变化
1	主动方（A）→ 被动方（B）	FIN=1, seq=u	A进入 FIN_WAIT_1
2	被动方（B）→ 主动方（A）	ACK=1, ack=u+1	B进入 CLOSE_WAIT，A进入 FIN_WAIT_2
3	被动方（B）→ 主动方（A）	FIN=1, ACK=1, seq=v, ack=u+1	B进入 LAST_ACK
4	主动方（A）→ 被动方（B）	ACK=1, seq=u+1, ack=v+1	A进入 TIME_WAIT，B进入 CLOSED
-	等待2MSL后	-	A进入 CLOSED

为什么需要四次挥手？
TCP是全双工协议，每个方向需单独关闭：
主动方 发送 FIN 表示不再发送数据（但仍可接收）。
被动方 先回复 ACK，确认收到关闭请求。
被动方 处理完剩余数据后，发送自己的 FIN。
主动方 回复 ACK，双方完全关闭。

TIME_WAIT状态的作用
TIME_WAIT 是主动关闭连接的一方（先发 FIN 的一方）在发送最后一个 ACK 后进入的状态，持续 2MSL（Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间，通常为60秒）。

核心作用
确保最后一个ACK到达对端
如果被动方的 FIN 重传（因ACK丢失），主动方能在 TIME_WAIT 期间重新发送 ACK。
让网络中滞留的旧报文失效

等待2MSL时间，确保本次连接的所有数据包都从网络中消失，避免被后续相同四元组（源IP、源端口、目标IP、目标端口）的新连接误收。

TIME_WAIT的影响与优化
问题：高并发场景下，大量 TIME_WAIT 连接会占用端口资源。
解决方案：
开启 SO_REUSEADDR 选项，允许复用 TIME_WAIT 状态的端口。
调整内核参数（如 net.ipv4.tcp_tw_reuse）