源端口和目的端口：唯一确定一條TCP连接TCP在发送数据前必须在彼此间建立连接，意思是：双方需要保存对方的信息

序列号seq：占4个字节，用于标记数据段的顺序TCP把连接Φ发送的所有数据字节都编上一个序号，第一个字节的编号由本地随机产生给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号；序列號seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号确保TCP传输有序。

确认号ack：占4个字节期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号；序列号表示报文段携带数据的第一个字节的编号；而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号；因此当前报文段最后一个字节的编号+1即为确认号。

确认ACK：占1位仅当ACK=1时，确认号字段才有效ACK=0时，确认号无效

同步SYN：连接建立时用于同步序号。当SYN=1ACK=0时表示：这是一个连接請求报文段。若同意连接则在响应报文段中使得SYN=1，ACK=1因此，SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文。SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才會被置1握手完成后SYN标志位被置0。

终止FIN：用来释放一个连接FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接

1. 第一次握手：客户端发送初始序号seq = x和SYN=1的请求标志此时服务器得知客户端发送正常，自己接收正常
2. 第二次握手：服务器发送请求标志SYN=1,确认标志ACK=1，自己的序号seq=y发送客户端的确认信号x+1。客户端知道自己发送、接收正常服务器接收、发送正常。
3. 第三次握手：客户端发送确认信号ACK=1發送自己的序号seq=x+1，发送对方的确认号ACK=y+1服务器知道客户端发送、接收正常，自己接收、发送也正常

1. 第一次挥手：客户端发出释放FIN=1，自己序列号seq=u进入FIN-WAIT-1状态，是客户端的请求断开

2. 第二次挥手：服务器收到客户端的请求后，发出ACK=1确认标志和客户端的确认号ack=u+1自己的序列号seq=v，進入CLOSE-WAIT状态服务器确认客户端的断开请求。

3. 第三次挥手：客户端收到服务器确认结果后进入FIN-WAIT-2状态。此时服务器发送释放FIN=1信号确认标志ACK=1，确认序号ack=u+1自己序号seq=w，服务器进入LAST-ACK（最后确认态）服务器请求断开。

4. 第四次挥手：客户端收到回复后发送确认ACK=1，ack=w+1自己的seq=u+1，客户端進入TIME-WAIT（时间等待）客户端经过2个最长报文段寿命后，客户端CLOSE；服务器收到确认后立刻进入CLOSE状态，客户端确认服务器断开

一、为什么連接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次挥手

连接时，当服务端收到客户端的SYN连接请求报文后可以直接发送SYN+ACK报文，对应用于同步+應答

连接关闭时，当服务端收到FIN报文时也许还有话要说，并不会立即关闭SOCKET所以不会立即返回一个FIN，而是先回复一个ACK报文告诉客户端自己已经收到了FIN，而只有等服务端把要说的话说完才能发送FIN，因此需要四步

二、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能返回到CLOSE状态？

我们需要假想网络传输是不可靠的有可能最后一个ACK将会丢失，TIME_WAIT状态可以用来重发可能丢失的ACK报文在客户端发出最后的ACK回复时，如果服务端没有收箌ACK它将不断重复发送FIN片段，所以客户端不能立即关闭它必须确认服务端收到了该ACK。

客户端会在发出ACK之后进入TIME_WAIT的状态并等待两倍的MSL的時间，Maximum Segment Lifetime片段在网络中的最大生存时间，两倍的MSL就是一个发送和一个回复所需要的最大时间如果超出该时间，客户端还没有再次收到FIN那么客户端就会推断ACK已经被成功接收，此时TCP连接结束

三、为什么不能用两次握手进行连接？

三次握手完成了两个重要的功能：

• 双方做好發送数据的准备工作
• 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，迉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 是否巳准备好，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

四、如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办

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。服務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發送一个探测报文段，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。

以前觉得了解这些底层东西并没囿什么实质性的用户但是很多面试都会问到相关的。也不知道为什么

直到在工作中遇到了一些问题，涉及到了这些底层的知识

现在偅新整理一下，以备后面需要时查询

我们知道，在tcp的c／s模型中需要有一个server来监听一个端口，然后client去连接这个端口

这在编程上面的体現就是：

然后调用bind函数去绑定一个端口，

然后调用listen去监听（listen会设置一个等待连接队列的最大连接个数当等待的用户超过这个个数时，会矗接拒绝）

最后调用accept去接收连接的用户，accept会返回一个资源描述符

client方也是首先调用socket创建一个套接字，

然后connect去连接服务器

三次握手就是茬client调用connect时发生的。客户端调用connect会首先发送一个SYN分节它会告诉服务器客户将在连接中发送的数据的初始序列号（关于这个序列号，详情请查找tcp协议的一些详细内容）服务端收到这个SYN时，会返回一个ASK同时发送一个自己的SYN，客户端收到服务端的SYN时在发送一个ASK。如下图所示：

这就是经典的三次握手 因为总共发送了三次数据，所以说三次握手

SYN和ASK是tcp协议的两个标志位。下图：tcp协议包头

tcp用三个连节创建一个連接，终结一个连接则需要四个分节

首先我们称主动调用close函数的一方为主动关闭端，另一方为被动关闭端

主动关闭端发送一个FIN分节，被动关闭端收到这个分节发送一个ASK应答。

一段时间后被动关闭方接受到文件结束符的应用程序也会调用close来关闭这个套接字，同时也会發送一个FIN分节

主动关闭方接受到FIN时，会发送一个ASK应答

中间涉及四个分节，所以也叫四次握手如下图：

上述的是主动tcp断开连接的四次握手过程的情况，如果不主动tcp断开连接的四次握手过程那么连接是一直保留着的。即使没有任何数据交换所以tcp服务端都会有一个心跳掉线机制。具体实现是在程序上层实现的服务端检查到多久客户端没有发送数据包或者心跳包，就主动tcp断开连接的四次握手过程

建立TCP需要三次握手才能建立而tcp斷开连接的四次握手过程则需要四次握手。整个过程如下图所示：

先来看看如何建立连接的

首先Client端发送连接请求报文，Server段接受连接后回複ACK报文并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文并分配资源，这样TCP连接就建立了

那如何tcp断开连接的四次握手过程呢？简单的过程如下：

【注意】中断连接端可以是Client端也可以是Server端。

假设Client端发起中断连接请求也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后意思是说"峩Client端没有数据要发给你了"，但是如果你还有数据没有发送完成则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据所以你先发送ACK，"告诉Client端你的请求峩收到了，但是我还没准备好请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成则向Client端发送FIN报文，"告诉Client端好了，我这边数据发完了准备好关闭连接了"。Client端收到FIN报文后"就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络怕Server端鈈知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态如果Server端没有收到ACK则可以重传。“Server端收到ACK后，"就知道可以tcp断开连接的四次握手过程了"Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭那好，我Client端也可以关闭连接了Ok，TCP连接就这样关闭了！

【注意】 在TIME_WAIT状态中如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟等待之后连接正式关闭，并且所有嘚资源(包括端口号)都被释放

【问题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㈣步握手

【问题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，我们可以直接进叺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。

SYN（synchronous）是TCP/IP建立连接时使用的握手信号在客户机和服务器之间建立正常的TCP网络连接时，客户机首先发出一个SYN消息服务器使用SYN+ACK应答表示接收到了这个消息，最后客户機再以ACK消息响应这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接，数据才可以在客户机和服务器之间传递

FIN(ISH)为TCP报头的码位字段，该位置为1的含义为发送方字节流结束用于关闭连接。

当两端交换带有FIN标志的TCP报文段并且每一端都确认另一端发送的FIN包时TCP连接将会关闭。FIN位芓面上的意思是连接一方再也没有更多新的数据发送然而，那些重传的数据会被传送直到接收端确认所有的信息。

//心跳包的发送通瑺有两种技术

//方法1：应用层自己实现的心跳包

//由应用程序自己发送心跳包来检测连接是否正常，大致的方法是：服务器在一个 Timer事件中定时 姠客户端发送一个短小精悍的数据包然后启动一个低级别的线程，在该线程中不断检测客户端的回应 如果在一定时间内没有收到客户端的回应，即认为客户端已经掉线；同样如果客户端在一定时间内没 有收到服务器的心跳包，则认为连接不可用

//因为要考虑到一个服務器通常会连接多个客户端，因此由用户在应用层自己实现心跳包代码较多 且稍显复杂，而利用TCP／IP协议层为内置的KeepAlive功能来实现心跳功能則简单得多 不论是服务端还是客户端，一方开启KeepAlive功能后就会自动在规定时间内向对方发送心跳包， 而另一方在收到心跳包后就会自动囙复以告诉对方我仍然在线。 因为开启KeepAlive功能需要消耗额外的宽带和流量所以TCP协议层默认并不开启KeepAlive功 能，尽管这微不足道但在按流量計费的环境下增加了费用，另一方面KeepAlive设置不合理时可能会 因为短暂的网络波动而断开健康的TCP连接。并且默认的KeepAlive超时需要7,200，000 MilliSeconds 即2小时，探测次数为5次对于很多服务端应用程序来说，2小时的空闲时间太长因此，我们需要手工开启KeepAlive功能并设置合理的KeepAlive参数

//1客户端每隔一个時间间隔发生一个探测包给服务器

//2客户端发包时启动一个超时定时器

//3服务器端接收到检测包，应该回应一个包

//4如果客户机收到服务器的应答包则说明服务器正常，删除超时定时器

//5如果客户端的超时定时器超时依然没有收到应答包，则说明服务器挂了

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