TCP三次握手的过程

TCP为了实现面向连接的可靠传输使用了三次握手和四次挥手的机制。三次挥手的过程是：

  1. 客户端向服务器发送一个SYN报文进入SYN_SEND状态，其中会随机一个序列号x，并且将SYN的标志位设置为1.该报文不会携带任何应用层数据。该报文的目的就是客户端请求连接的建立
  2. 服务器收到客户端的SYN报文，会回复一个SYN-ACK报文 进入SYN_RCVD状态，目的是告诉服务器表示同意建立连接，并且也会初始化一个随机序列号y，并将syn和ack标志位都设置为1，ack号为x+1。该报文也不会携带应用层的数据
  3. 客户端收到服务器的SYN-ACK报文后，向服务器发送一个ACK报文，客户端进入ESTABLISED状态。ACK标志位设置为1，ACK为y+1，这个报文可以携带应用层数据，这个报文的意义也是告诉服务器连接已经建立成功，可以发送数据了

TCP为什么是3次挥手，而不是2次，4次？

如果2次挥手就能建立TCP连接，也就是客户端向服务器发送一个SYN报文后，服务器收到SYN报文，服务器这边就进入了可以发送数据的状态，而客户端收到服务器的ACK后也就进入了可以发送数据的状态。然后如果客户端向服务器发送的SYN遭遇了堵塞，因此服务器重启新发送了一个SYN。然而服务器收到第一个SYN后就建立了一个连接，而客户端收到第一个SYN的ACK后发现并不是自己期待的就会废弃掉，服务器收到第二个SYN后又会建立新的连接并发现新的ACK，这个时候客户端收到ACK就会建立TCP连接，那么服务器就多了一个没有意义的连接，会造成资源浪费。并且如果服务器发送的ack丢失，服务器并不知道客户端是否收到ack，所以会继续发送数据，造成资源浪费
四次挥手就是在服务器将syn+ack拆分成了两步，这个是没有必要的，放在一步效率更高

TCP四次挥手的过程

处于连接状态的客户端和服务器都可以发起关闭连接的请求

  1. 第一次挥手，客户端向服务器发起FIN报文，客户端从ESTABLISHED状态变更为FIN-WAIT-1状态。客户端进入这个状态后不再发送数据，但是还可以接收来自服务器的数据
  2. 第二次挥手：服务器收到该报文，就会向客户端发送ACK报文，服务器从Established状态进入Closed_wait状态。确认客户端不再能发送数据，但是服务器还有数据要发送。不会关闭连接
  3. 客户端收到服务器的ack报文后，进入到FIN_WAIT_2的状态
  4. 第三次挥手：服务器处理完剩余数据，向客户端发送FIN报文，进入Last_ACK状态。告知客户端服务器也不再发送数据了，不再需要保持连接了
  5. 第四次挥手：客户端发送ACK，客户端进入Time_Wait状态，等待2MSL之后变为closed状态。服务器收到ACK后确认关闭连接，也进入了CLOSED状态
    客户端的状态变化： established-->FIN_wait_1 --> fin_wait_2 --> time_wait 等待2MSL--> Close
    服务器的状态变化：established --> closed_wait --> last_ack --> closed
    客户端有一个time_wait的状态主要是为了等待最后一个ack能够正确到达服务器，因为如果最后一个ack在传输过程中出错，就会触发重传机制，服务器向客户端发送最后一个fin报文，这是一个MSL时间，客户端在返回一个ACK，这又是一个MSL，所以需要两个MSL，也需要time_wait状态等待ack的顺利到达。
    tcp必须是4次挥手断开连接。因为如果是3次，那就是把ack和fin和在一起了。但是断开连接时可能会有数据没有完全传输，需要等待数据传输完成才能发送fin。