TCP/IP（一）

TCP协议是一种面向连接（三次握手）、可靠的（确认机制）、基于字节流的传输层的通信协议。

TCP的三次握手

1. 客户端采用TCP协议将带有SYN标志的数据包发送给服务端，请求建立连接。
2. 服务端在接受到客户端的SYN包之后，必须确认SYN，即发送自己的ACK标志。同时，自己也会向客户端发送一个SYN标志（应答客户端，请求建立连接）

3. 客户端在接受到服务端的SYN+ACK包之后，会向服务端发送一个ACK标志，针对服务端请求进行应答。那么客户端和服务器正式建立了连接，开始传输数据。

   
   TCP的三次握手.png

为什么不能是两次握手？

• 为了实现可靠数据传输， TCP 协议的通信双方， 都必须维护一个序列号， 以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值， 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤
• 如果只是两次握手， 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认， 另一方选择的序列号则得不到确认。（服务器并不能保证客户端已经收到了第二次的请求）

TCP四次挥手

四次挥手是用来断开服务器和客户端之间的通信的，之所以要断开连接，是因为TCP/IP 协议是要占用端口号的，而计算机的端口却是有限的，不进行断开的话，势必会造成计算机资源的浪费。

1. 客户端发送关闭请求
2. 服务端响应客户端关闭请求
3. 服务端发送关闭请求
4. 客户端发送关闭确认请求

TCP的四次挥手.png

关闭的时候为什么需要四次挥手？

关闭连接时，当服务端发送FIN报文时，很可能不会立即关闭socket，所以只能先回复一个ACK报文，告诉客户端，你的FIN报文我收到了。等我服务端所有的报文发送完了，我才能发送FIN报文，因此FIN和ACK报文不能一起发送，需要四次挥手。

TCP状态中TIME_WAIT的作用

客户端接收到服务器端的 FIN 报文后进入此状态，此时并不是直接进入 CLOSED 状态，还需要等待一个时间计时器设置的时间（等待2MSL，MSL是数据包在网络中生存的最大生存时间）。这么做有两个理由：

1. 确保最后一个确认报文段能够到达。如果 B 没收到 A 发送来的确认报文段，那么就会重新发送连接释放请求报文段，A 等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。（为实现TCP全双工连接的可靠释放）
2. 可能存在已失效的连接请求报文段，为了防止这种报文段出现在本次连接之外，需要等待一段时间。（为使旧的数据包在网络因为过期而消失）

TIME_WAIT状态如何避免

首先服务器可以设置SO_REUSEADDR套接字选项来通知内核，如果端口忙，但TCP连接位于TIME_WAIT状态时可以重用端口。在一个非常有用的场景就是，如果你的服务器程序停止后想立即重启，而新的套接字依旧希望使用同一端口，此时SO_REUSEADDR选项就可以避免TIME_WAIT状态。