TCP协议：三次握手、四次挥手
1. 背景
虽说以前学习计算机网络的时候，学习过了，但为了更好地学习一些物联网协议（MQTT），需要重新复习一下。
2. OSI 7层模型
- OSI（Open System Interconnect ---开放式系统互联），是 ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的 网络互连模型，旨在拟定一个标准来规范网络连接。
- OSI 7层：分别为 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
- 使用原则
1> 数据发送时从上至下封装，收到数据包后从下至上解包；
2> 数据只能逐层传输，不能跳层；
3> 分层思想：每一层可以使用下层提供的服务接口（并不关心下层如何实现），并向上层提供服务。
4>
3. TCP/IP 4层模型
TCP/IP 参考了OSI模型，将 最上的3层（应用层、表示层、会话层） 视为 应用层， 由 将 最下的2层（数据链路层、物理层）视为 数据链路层。所以TCP/IP 简化为 4层模型。
OSI-7层模型 与 TCP/IP-4层模型
4. TCP 和 UDP 协议
TCP（Transmission Control Protocol ，传输控制协议） 与 UDP（User Datagram Protocol ，用户数据报协议） 是传输层中的两种协议。
我们平时 网络传输文件、视频会议等 都要通过这两种协议进行数据传输。
TCP 与 UDP 对比
正如上图介绍的，TCP 是面向连接的、可靠的、基于字节流程 的协议，那么TCP 是如何 建立连接 与 断开连接 呢？
4.1 三次握手
三次握手-建立TCP连接
说明：
在传输数据前，两台主机需要通过三次会话建立连接，这个过程我们称为三次握手。
第一次握手：客户端向服务端请求建立连接，
SYN=1（建立连接），
seq=x（序列号），
客户端进入SYN_SENT状态。
第二次握手：服务端向客户端返回确认并请求建立连接，
SYN=1（建立连接），
ACK=1 （已收到），
ack=x+1（确认号为收到的序列号加一），
seq=y（序列号），
服务端进入SYN_RCVD状态。
第三次握手：客户端向服务端发送确认报文，
ACK=1 （已收到），
ack=y+1（确认号为收到的序列号加一），
seq=x+1（序列号），
三次握手完成以后，2个主机之间，就可以传输数据啦~
4.2 三次握手-必要性
- 常见回答：因为三次握手才能保证双方具有接收和发送的能力。
第一次握手SYN---服务端得知-客户端有发送的能力；
第二次握手SYN、ACK---客户端得知-服务端有接收与发送的能力；
第三次握手ACK---服务端得知-客户端有接收的能力。 -
深入剖析-三次握手的必要性：
1> 三次握手才可以阻止重复历史连接的初始化（主要原因）
2> 三次握手才可以同步双方的初始序列号
3> 三次握手才可以避免资源浪费。
避免历史重复连接
4.3 四次挥手
四次挥手-关闭TCP连接
说明：
第一次挥手：客户端向服务端请求断开连接，
FIN=1（断开连接），
seq=u（序列号），
客户端进入FIN_WAIT_1状态。
第二次挥手：服务端向客户端返回确认报文，
ACK=1 （已收到），
ack=u+1（确认号为收到的序列号加一），
seq=v（序列号），
服务端进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT_2状态。
第三次挥手：服务端完成数据传输后，向客户端发送断开连接请求，
FIN=1（断开连接），
ACK=1 （已收到），
ack=u+1（确认号为收到的序列号加一），
seq=w（序列号），
服务端进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：客户端向服务端返回确认报文，
ACK=1 （已收到），
ack=w+1（确认号为收到的序列号加一），
seq=u+1（序列号），
客户端进入TIME_WAIT状态，服务端进入CLOSED状态。
特殊说明：客户端处于TIME_WAIT状态时，TCP连接还未释放掉，等待2个MSL（Maximum Segment Lifetime，最大段生命周期）的时长后，客户端进入CLOSE状态。
4.4 思考
四次挥手结束后，客户端为什么没有立刻关闭呢？
答：为了确保第四次挥手 ACK到达服务端。
场景1：
第四次挥手，客户端发送的ACK确认报文丢失了，未能到达服务端。
因为服务端在规定时间内未收到最后的确认消息，会重新进行第三次挥手请求断开连接，客户端重新发送确认消息，如下图所示：
第四次挥手ACK丢失，重试第三次挥手
场景2：
如果超过2个MSL，客户端未重新收到断开连接的请求，说明四次挥手顺利完成，可以断开连接了。
客户端从TIME_WAIT状态 进入 CLOSED状态。
