TCP结构解析以及三次握手协议和四次挥手协议

1.协议层模型


从上到下分别是：
（1） 应用层：针对特定应用的协议，就是匹配不同厂家设备，不同应用之间通信的统一规定，比如电子邮件协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）、远程登录协议（TELNET）、文本传输协议（FTP），域名解析协议（DNS）。
（2） 传输层：管理两个节点之间数据的传输，包括传输通道的建立、是否可靠传输等工作
（3） 网络层：地址管理和路由选择。
（4） 物理层：数据传输的物理基础，也称作传输介质。
2.TCP协议
（1）报文格式：


①源端口：2字节，表明报文来源端口号，和IP源地址共同构成返回地址
②目的端口：2字节，表明报文传输目的端口号，和IP目的地址共同构成传输目的地址
③序号：4字节，是报文所发送数据的第一个字节的序号。如第一个字节序号为1，这个报文的序号就是1，假设这个报文数据一共一百个字节，那下一个报文的序号就是101.
④确认序号：4字节，是期望收到对方下次发送数据的第一个字节的序号。比如刚刚那个例子，若第一个报文序号为1，那么确认序号报文就是101。
注意：比如发送方发送了一个报文段序号为 301 的 TCP 段，这个段携带了 100 字节数据，则接收方应当回复的确认号是 401，它表示接收方已经收到了字节序号为 [0, 400] 的数据，现在期望你发送字节序号为 401 以及以后的数据。
⑤数据偏移：4bit，是报文首部的长度
⑥保留位：6bit，供往后使用，今朝置为0
⑦特殊位
㈠紧急比特位：URG：URG=1的时候，说明此报文应该尽快传送，而不要按照本来排列次序传送，紧急指针指向该报文的最后一个字节的序号，使接管方可以知道紧急数据共有多长。
㈡确认比特位：ACK：只有当ACK=1时，确认序号段才有意义。
㈢急迫比特位：PSH：告诉TCP将此报文段立刻传输给其应用层，而不要等到缓存满了再向上交付。
㈣复位比特位：RST：当RST=1时出现严重错误，需要断开连接，重新建立传输连接通道。
㈤同步比特位SYN：在建立连接的时候，SYN=1 ACK=0，注解这是一个连接请求报文段，若对方同意连接，则发还一个SYN=1ACK=1的报文段。
㈥终止比特位FIN：当FIN=1的时候，注解与发送的字节已经发送完毕，请求开释传输连接。
校验和：检查数据正确性
（2）三次握手协议（建立连接）


1）第一次握手：
Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：
Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

（3）第三次握手：
Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
注意：seq是序号，ack是确认序号，不同于ACK标志位
（3）四次挥手协议（终止连接）



（1）第一次挥手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；（2）第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；（3）第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；（4）第四次挥手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。
（4）四次挥手的原因
那四次分手又是为何呢？TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，这就意味着，当主机1发出

FIN

报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据；当主机2返回

ACK

报文段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的；当主机2也发送了

FIN

报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。如果要正确的理解四次分手的原理，就需要了解四次分手过程中的状态变化。