TCP的三次握手与四次挥手
TCP报文
报头详解：
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源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接
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序号（seq）：4字节，用来标识TCP发送端向TCP接收端发送的数据字节流
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确认号（ack）：4字节，当ACK标志为1时确认号才有效，并且一旦建立连接，该值将始终发送
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数据偏移（头部长度）：4位，标识报文首部的长度
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保留：6位，作为保留字段，暂时没有什么用处
三次握手
1.（客户端：我要建立连接） Client发出SYN包（SYN = 1，seq = x(随机数)）Client进入SYN_SENT（同步已发送）状态，等待Server确认
2.（服务器：你的诉求我知道了，可以连接）Server收到SYN包，同时自己发送一个SYN+ACK包（SYN = 1,ACK = 1,seq = y(随机数)，ack = x +1），此时Server进入SYN_RCVD（同步收到）状态
3.（客户端：进行连接） Client收到Server的SYN+ACK包，向Server发送ACK确认包（ACK = 1,seq = x + 1,ack = y + 1）,此包发送完毕，Client和Server进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态
四次挥手
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（客户端：我数据传完了，我要下线了）Client发出连接释放报文（FIN = 1,seq = u(之前已传数据的最后一个字节的序号加1)），并停止发送数据，Server进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态
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（服务器：知道了，我还有点数据，你等下一段时间后）Server收到连接释放报文，发出确定报文（ACK = 1,ack = u + 1,seq = v(Server自己的序列号)），Server进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态，Client收到Server回复后，进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态。此时是半关闭状态，即Client不再发送，但是Server若发送数据，Client依然要接收。
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（服务器：我数据发完了，你可以下线了）Server将最后的数据发送完毕，向Client发送连接释放报文（FIN = 1,ACK = 1,seq = w(此时Server自己的序列号),ack = u + 1），Server进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待Client的确认。
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（客户端：好的）Client收到Server的连接释放报文，必须发出确认报文（ACK = 1,seq = u + 1，ack = w + 1）,Client进入TIME-WAIT(时间等待)状态。但是Client连接没有释放，必须经过2MSL的时间之后，才进入CLOSED状态。Server收到Client的确认报文，立即进入CLOSED状态。Server结束TCP连接的时间要比Client早一些。
面试回答
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TCP/IP 协议是传输层的一个面向连接的安全可靠的一个传输协议。
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三次握手的机制是为了保证能建立一个安全可靠的连接，那么第一次握手是由客户端发起，客户端会向服务端发送一个报文，在报文里面：SYN标志位置为1，表示发起新的连接。当服务端收到这个报文之后就知道客户端要和我建立一个新的连接，于是服务端就向客户端发送一个确认消息包，在这个消息包里面：ACK标志位置为1，表示确认客户端发起的第一次连接请求。以上两次握手之后，对于客户端而言：已经明确了我既能给服务端成功发消息，也能成功收到服务端的响应。但是对于服务端而言：两次握手是不够的，因为到目前为止，服务端只知道一件事，客户端发给我的消息我能收到，但是我响应给客户端的消息，客户端能不能收到我是不知道的。所以，还需要进行第三次握手，第三次握手就是当客户端收到服务端发送的确认响应报文之后，还要继续去给服务端进行回应，也是一个ACK标志位置1的确认消息。通过以上三次连接，不管是客户端还是服务端，都知道我既能给对方发送消息，也能收到对方的响应。那么，这个连接就被安全的建立了。
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四次挥手机制也是由客户端首先发起的，客户端会发送一个报文，在报文里面：FIN标志位置1。当服务端收到这个报文之后，就知道了客户端想要和我断开连接。但是此时服务端不一定能做好准备，因为客户端发起断开连接的消息的时候，对于服务端而言，它极可能有未发送完的消息，它还要继续发送。所以此时对于服务端只能进行一个消息确认，就是告诉客户端我知道你要跟我断开连接了，但是我还没有做好准备，你需要等我一会。稍过片刻，服务端会继续发送一个断开连接的报文，FIN标志位置1。这个报文表示服务端已经做好了要断开连接的准备。客户端收到后继续发送一个消息确认的报文。通过以上四次连接，不管是客户端还是服务端，都已经做好了要断开连接的准备，连接就可以被断开了。
扩展问法
1、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。
2、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。
3、为什么不能用两次握手进行连接？
答：3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。
现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
4、如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
答：TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
【参考资料】
