tcp连接与断开连接图解
建立连接非常重要，它是数据正确传输的前提；断开连接同样重要，它让计算机释放不再使用的资源。如果连接不能正常断开，不仅会造成数据传输错误，还会导致套接字不能关闭，持续占用资源，如果并发量高，服务器压力堪忧。
建立连接需要三次握手，断开连接需要四次握手，可以形象的比喻为下面的对话：
［shake 1］ 套接字a：“任务处理完毕，我希望断开连接。”
［shake 2］ 套接字b：“哦，是吗？请稍等，我准备一下。”
等待片刻后……
［shake 3］ 套接字b：“我准备好了，可以断开连接了。”
［shake 4］ 套接字a：“好的，谢谢合作。”
下图演示了客户端主动断开连接的场景：
建立连接后，客户端和服务器都处于establised状态。这时，客户端发起断开连接的请求：
1） 客户端调用 close（） 函数后，向服务器发送 fin 数据包，进入fin_wait_1状态。fin 是 finish 的缩写，表示完成任务需要断开连接。
2） 服务器收到数据包后，检测到设置了 fin 标志位，知道要断开连接，于是向客户端发送“确认包”，进入close_wait状态。
注意：服务器收到请求后并不是立即断开连接，而是先向客户端发送“确认包”，告诉它我知道了，我需要准备一下才能断开连接。
3） 客户端收到“确认包”后进入fin_wait_2状态，等待服务器准备完毕后再次发送数据包。
4） 等待片刻后，服务器准备完毕，可以断开连接，于是再主动向客户端发送 fin 包，告诉它我准备好了，断开连接吧。然后进入last_ack状态。
5） 客户端收到服务器的 fin 包后，再向服务器发送 ack 包，告诉它你断开连接吧。然后进入time_wait状态。
6） 服务器收到客户端的 ack 包后，就断开连接，关闭套接字，进入closed状态。
tcp建立过程（三次握手） 所谓三次握手（three-way handshake）即建立tcp连接，就是指建立一个tcp连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。
（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：三次握手的序列号和确认号，如果用（序列号，确认号）表示一次握手，则三次握手的过程序列号和确认号如下：
1） 第1步：客户端向服务器发送一个同步数据包请求建立连接，该数据包中，初始序列号（isn）是客户端随机产生的一个值，确认号是0；
2） 第2步：服务器收到这个同步请求数据包后，会对客户端进行一个同步确认。这个数据包中，序列号（isn）是服务器随机产生的一个值，确认号是客户端的初始序列号+1；
3） 第3步：客户端收到这个同步确认数据包后，再对服务器进行一个确认。该数据包中，序列号是上一个同步请求数据包中的确认号值，确认号是服务器的初始序列号+1。
1、（x，0）
2、（y，x+1）
3、（x+1，y+1）
tcp断开连接过程（四次挥手） 【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“我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，你的请求我收到了，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端不知道要关闭，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，”就知道可以断开连接了“。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！
由于tcp连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个fin来终止这一方向的连接，收到一个fin只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个tcp连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了fin。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。
（1）第一次挥手：client发送一个fin，用来关闭client到server的数据传送，client进入fin_wait_1状态。
（2）第二次挥手：server收到fin后，发送一个ack给client，确认序号为收到序号+1（与syn相同，一个fin占用一个序号），server进入close_wait状态。
（3）第三次挥手：server发送一个fin，用来关闭server到client的数据传送，server进入last_ack状态。
（4）第四次挥手：client收到fin后，client进入time_wait状态，接着发送一个ack给server，确认序号为收到序号+1，server进入closed状态，完成四次挥手。
四次挥手的序列号和确认号
（u，0）
（v，u+1）
（w，u+1）
（u+1，w+1）
上面是一方主动关闭，另一方被动关闭的情况，实际中还会出现同时发起主动关闭的情况，具体流程如下图：
【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。故需要四步握手。
【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，我们可以直接进入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。
为什么是2msl，主要是为了考虑到如果最后一个ack丢失，服务端会重新发fin，客户端等待2msl，才能接收到服务端重新发送的fin报文。
【问题3】rst的作用
rst表示复位，用来异常的关闭连接，在tcp的设计中它是不可或缺的。就像上面说的一样，发送rst包关闭连接时，不必等缓冲区的包都发出去（不像上面的fin包），直接就丢弃缓存区的包发送rst包。而接收端收到rst包后，也不必发送ack包来确认。
tcp处理程序会在自己认为的异常时刻发送rst包。例如，a向b发起连接，但b之上并未监听相应的端口，这时b操作系统上的tcp处理程序会发rst包。
又比如，ab正常建立连接了，正在通讯时，a向b发送了fin包要求关连接，b发送ack后，网断了，a通过若干原因放弃了这个连接（例如进程重启）。网通了后，b又开始发数据包，a收到后表示压力很大，不知道这野连接哪来的，就发了个rst包强制把连接关了，b收到后会出现connect reset by peer错误。
【问题4】当urg=1时
紧急比特urg——当urg＝1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据）。
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建立连接需要三次握手，断开连接需要四次握手，可以形象的比喻为下面的对话：
［shake 1］ 套接字a：“任务处理完毕，我希望断开连接。”
［shake 2］ 套接字b：“哦，是吗？请稍等，我准备一下。”
等待片刻后……
［shake 3］ 套接字b：“我准备好了，可以断开连接了。”
［shake 4］ 套接字a：“好的，谢谢合作。”
下图演示了客户端主动断开连接的场景：
建立连接后，客户端和服务器都处于establised状态。这时，客户端发起断开连接的请求：
1） 客户端调用 close（） 函数后，向服务器发送 fin 数据包，进入fin_wait_1状态。fin 是 finish 的缩写，表示完成任务需要断开连接。
2） 服务器收到数据包后，检测到设置了 fin 标志位，知道要断开连接，于是向客户端发送“确认包”，进入close_wait状态。
注意：服务器收到请求后并不是立即断开连接，而是先向客户端发送“确认包”，告诉它我知道了，我需要准备一下才能断开连接。
3） 客户端收到“确认包”后进入fin_wait_2状态，等待服务器准备完毕后再次发送数据包。
4） 等待片刻后，服务器准备完毕，可以断开连接，于是再主动向客户端发送 fin 包，告诉它我准备好了，断开连接吧。然后进入last_ack状态。
5） 客户端收到服务器的 fin 包后，再向服务器发送 ack 包，告诉它你断开连接吧。然后进入time_wait状态。
6） 服务器收到客户端的 ack 包后，就断开连接，关闭套接字，进入closed状态。
tcp建立过程（三次握手） 所谓三次握手（three-way handshake）即建立tcp连接，就是指建立一个tcp连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。
（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：三次握手的序列号和确认号，如果用（序列号，确认号）表示一次握手，则三次握手的过程序列号和确认号如下：
1） 第1步：客户端向服务器发送一个同步数据包请求建立连接，该数据包中，初始序列号（isn）是客户端随机产生的一个值，确认号是0；
2） 第2步：服务器收到这个同步请求数据包后，会对客户端进行一个同步确认。这个数据包中，序列号（isn）是服务器随机产生的一个值，确认号是客户端的初始序列号+1；
3） 第3步：客户端收到这个同步确认数据包后，再对服务器进行一个确认。该数据包中，序列号是上一个同步请求数据包中的确认号值，确认号是服务器的初始序列号+1。
1、（x，0）
2、（y，x+1）
3、（x+1，y+1）
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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“我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，你的请求我收到了，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端不知道要关闭，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，”就知道可以断开连接了“。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！
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（3）第三次挥手：server发送一个fin，用来关闭server到client的数据传送，server进入last_ack状态。
（4）第四次挥手：client收到fin后，client进入time_wait状态，接着发送一个ack给server，确认序号为收到序号+1，server进入closed状态，完成四次挥手。
四次挥手的序列号和确认号
（u，0）
（v，u+1）
（w，u+1）
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【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。故需要四步握手。
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