文章目錄

• TCP報頭
• 三次握手
• 未連線佇列
• 四次揮手
• 狀態詳解

TCP報頭

埠號：用來標識同一臺計算機的不同的應用程序。

源埠：表示傳送端埠，源埠和IP地址的作用是標識報文的返回地址。

目的埠：表示接收端埠。

TCP報頭中的源埠號和目的埠號同IP資料報中的源IP與目的IP唯一確定一條TCP連線。

序號和確認序號：是TCP可靠傳輸的關鍵部分。序號是本報文段傳送的資料組的第一個位元組的序號。在TCP傳送的流中，每一個位元組一個序號。
e.g.一個報文段的序號為300，此報文段資料部分共有100位元組，則下一個報文段的序號為400。所以序號確保了TCP傳輸的有序性。
確認號

資料偏移／首部長度：4bits。由於首部可能含有可選項內容，因此TCP報頭的長度是不確定的，報頭不包含任何任選欄位則長度為20位元組，4位首部長度欄位所能表示的最大值為1111，轉化為10進製為15，15*32/8 = 60，故報頭最大長度為60位元組。首部長度也叫資料偏移，是因為首部長度實際上指示了資料區在報文段中的起始偏移值。

保留：為將來定義新的用途保留，現在一般置0。

控制位：URG ACK PSH RST SYN FIN

URG：緊急指標標誌，為1時表示緊急指標有效，為0則忽略緊急指標。

ACK：確認序號標誌，為1時表示確認號有效，為0表示報文中不含確認資訊，忽略確認號欄位。

PSH：push標誌，為1表示是帶有push標誌的資料，指示接收方在接收到該報文段以後，應儘快將這個報文段交給應用程式，而不是在緩衝區排隊。

RST：重置連線標誌，用於重置由於主機崩潰或其他原因而出現錯誤的連線。或者用於拒絕非法的報文段和拒絕連線請求。

SYN：同步序號，用於建立連線過程，在連線請求中，SYN=1和ACK=0表示該資料段沒有使用捎帶的確認域，而連線應答捎帶一個確認，即SYN=1和ACK=1。

FIN：finish標誌，用於釋放連線，為1時表示傳送方已經沒有資料傳送了，即關閉本方資料流。

視窗：滑動視窗大小，用來告知傳送端接受端的快取大小，以此控制傳送端傳送資料的速率，從而達到流量控制。視窗大小時一個16bit欄位，因而視窗大小最大為65535。

校驗和：奇偶校驗，此校驗和是對整個的 TCP 報文段，包括 TCP 頭部和 TCP 資料，以 16 位字進行計算所得。由傳送端計算和儲存，並由接收端進行驗證。

緊急指標：只有當 URG 標誌置 1 時緊急指標才有效。緊急指標是一個正的偏移量，和順序號欄位中的值相加表示緊急資料最後一個位元組的序號。 TCP 的緊急方式是傳送端向另一端傳送緊急資料的一種方式。

選項和填充：最常見的可選欄位是最長報文大小，又稱為MSS（Maximum Segment Size），每個連線方通常都在通訊的第一個報文段（為建立連線而設定SYN標誌為1的那個段）中指明這個選項，它表示本端所能接受的最大報文段的長度。選項長度不一定是32位的整數倍，所以要加填充位，即在這個欄位中加入額外的零，以保證TCP頭是32的整數倍。

資料部分： TCP 報文段中的資料部分是可選的。在一個連線建立和一個連線終止時，雙方交換的報文段僅有 TCP 首部。如果一方沒有資料要傳送，也使用沒有任何資料的首部來確認收到的資料。在處理超時的許多情況中，也會發送不帶任何資料的報文段。

三次握手

第一次握手
客戶端將標誌位SYN置為1，隨機產生一個值seq=x，並將該資料包傳送給伺服器，客戶端進入SYN_SENT狀態，等待伺服器確認。（其中，SYN=1，ACK=0，表示這是一個TCP連線請求資料報文；序號seq=x，表明傳輸資料時的第一個資料位元組的序號是x）。

第二次握手
伺服器收到請求後，必須確認客戶的資料包。同時自己也傳送一個SYN包，即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態。（其中確認報文段中，標識位SYN=1，ACK=1，表示這是一個TCP連線響應資料報文，並含服務端的初始序號seq(伺服器)=y，以及伺服器對客戶端初始序號的確認號ack(伺服器)=seq(客戶端)+1=x+1）

第三次握手
客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，向伺服器傳送一個序列號(seq=x+1)，確認號為ack(客戶端)=y+1，此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTAB_LISHED(TCP連線成功)狀態，完成三次握手。

未連線佇列

在三次握手協議中，伺服器維護一個未連線佇列，該佇列為每個客戶端的SYN包(syn=j)開設一個條目，該條目表明伺服器已收到SYN包，並向客戶發出確認，正在等待客戶的確認包時，刪除該條目，伺服器進入ESTAB_LISHED狀態。

四次揮手

第一次揮手
首先，客戶端傳送一個FIN，用來關閉客戶端到伺服器的資料傳送，然後等待伺服器的確認。其中終止標誌位FIN=1，序列號seq=u。

第二次揮手
伺服器收到這個FIN，它傳送一個ACK，確認ack為收到的序號加一（ack=seq+1=u+1）。

第三次揮手
伺服器傳送一個FIN，用來關閉伺服器端到客戶端的數傳送。

第四次揮手
客戶端收到FIN後，併發回一個ACK報文確認，並將確認序號seq設定為收到序號加一。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。

客戶端傳送FIN後，進入終止等待狀態，伺服器收到客戶端連線釋放報文段後，就立即給客戶端傳送確認，伺服器就進入CLOSE_WAIT狀態，此時TCP伺服器程序就通知高層應用程序，因而從客戶端到伺服器的連線就釋放了。此時是“半關閉狀態”，即客戶端不可以傳送給伺服器，伺服器可以傳送給客戶端。
此時，如果伺服器沒有資料報傳送給客戶端，其應用程式就通知TCP釋放連線，然後傳送給客戶端連線釋放資料報，並等待確認。客戶端傳送確認後，進入TIME_WAIT狀態，但是此時TCP連線還沒有釋放，然後經過等待計時器設定的2MSL後，才進入到CLOSE狀態。

狀態詳解

CLOSED: 這個沒什麼好說的了，表示初始狀態。

LISTEN： 這個也是非常容易理解的一個狀態，表示伺服器端的某個SOCKET處於監聽狀態，可以接受連線了。

SYN_RCVD： 這個狀態表示接受到了SYN報文，在正常情況下，這個狀態是伺服器端的SOCKET在建立TCP連線時的三次握手會話過程中的一箇中間狀態，很短暫，基本 上用netstat你是很難看到這種狀態的，除非你特意寫了一個客戶端測試程式，故意將三次TCP握手過程中最後一個ACK報文不予傳送。因此這種狀態 時，當收到客戶端的ACK報文後，它會進入到ESTABLISHED狀態。

SYN_SENT： 這個狀態與SYN_RCVD遙想呼應，當客戶端SOCKET執行CONNECT連線時，它首先發送SYN報文，因此也隨即它會進入到了SYN_SENT狀態，並等待服務端的傳送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT狀態表示客戶端已傳送SYN報文。

**ESTABLISHED：**這個容易理解了，表示連線已經建立了。

FIN_WAIT_1： 這個狀態要好好解釋一下，其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態的區別 是：FIN_WAIT_1狀態實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態時，它想主動關閉連線，向對方傳送了FIN報文，此時該SOCKET即 進入到FIN_WAIT_1狀態。而當對方迴應ACK報文後，則進入到FIN_WAIT_2狀態，當然在實際的正常情況下，無論對方何種情況下，都應該馬 上回應ACK報文，所以FIN_WAIT_1狀態一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2狀態還有時常常可以用netstat看到。

FIN_WAIT_2： 上面已經詳細解釋了這種狀態，實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET，表示半連線，也即有一方要求close連線，但另外還告訴對方，我暫時還有點資料需要傳送給你，稍後再關閉連線。

TIME_WAIT： 表示收到了對方的FIN報文，併發送出了ACK報文，就等2MSL後即可回到CLOSED可用狀態了。如果FIN_WAIT_1狀態下，收到了對方同時帶FIN標誌和ACK標誌的報文時，可以直接進入到TIME_WAIT狀態，而無須經過FIN_WAIT_2狀態。

CLOSING： 這種狀態比較特殊，實際情況中應該是很少見，屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下，當你傳送FIN報文後，按理來說是應該先收到（或同時收到）對方的 ACK報文，再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀態表示你傳送FIN報文後，並沒有收到對方的ACK報文，反而卻也收到了對方的FIN報文。什 麼情況下會出現此種情況呢？其實細想一下，也不難得出結論：那就是如果雙方几乎在同時close一個SOCKET的話，那麼就出現了雙方同時傳送FIN報 文的情況，也即會出現CLOSING狀態，表示雙方都正在關閉SOCKET連線。

CLOSE_WAIT： 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢？當對方close一個SOCKET後傳送FIN報文給自己，你係統毫無疑問地會迴應一個ACK報文給對 方，此時則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢，實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有資料傳送給對方，如果沒有的話，那麼你也就可以 close這個SOCKET，傳送FIN報文給對方，也即關閉連線。所以你在CLOSE_WAIT狀態下，需要完成的事情是等待你去關閉連線。

LAST_ACK： 這個狀態還是比較容易好理解的，它是被動關閉一方在傳送FIN報文後，最後等待對方的ACK報文。當收到ACK報文後，也即可以進入到CLOSED可用狀態了。