一、定義

    TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）是一種面向連線的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通訊協議，由IETF的RFC 793定義。在簡化的計算機網路OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，使用者資料報協議（UDP）是同一層內， 另一個重要的傳輸協議。在因特網協議族（Internet protocol suite）中，TCP層是位於IP層之上，應用層之下的中間層。不同主機的應用層之間經常需要可靠的、像管道一樣的連線，但是IP層不提供這樣的流機制，而是提供不可靠的包交換。

二、報文格式

1.Source Port：是源埠，16位。

2.Destination Port：是目的埠，16位。

3.Sequence Number：是傳送資料包中的第一個位元組的序列號，32位，用來標識從TCP源端向目的端傳送的位元組流，發起方傳送資料時對此進行標記。

4.Acknowledgment Number：是確認序列號，32位，只有ACK標誌位為1時，確認序號欄位才有效，Ack=Seq+1。

5.Data\Offset：是資料偏移，4位，該欄位的值是TCP首部（包括選項）長度除以4。

6.標誌位：6位，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具體含義如下：

    1）URG表示Urgent Pointer欄位有意義。

    2）ACK表示Acknowledgment Number欄位有意義

    3）PSH表示Push功能，RST表示復位TCP連線

    4）RST表示重置連線。

    5）SYN表示SYN報文（在建立TCP連線的時候使用）

    6）FIN表示沒有資料需要傳送了（在關閉TCP連線的時候使用）

    7）Window表示接收緩衝區的空閒空間，16位，用來告訴TCP連線對端自己能夠接收的最大資料長度。

注意：標誌位ACK和Acknowledgment Number分清楚；確認方Acknowledgment Number=發起方Sequence Number+1，兩端配對。 

三、三次握手

     TCP是因特網中的傳輸層協議，使用三次握手協議建立連線。當主動方發出SYN連線請求後，等待對方回答SYN+ACK[1]  ，並最終對對方的 SYN 執行 ACK 確認。這種建立連線的方法可以防止產生錯誤的連線，TCP使用的流量控制協議是可變大小的滑動視窗協議。

1.第一次握手：Client將標誌位SYN置為1，隨機產生一個值seq=J，並將該資料包傳送給Server，Client進入SYN_SENT狀態，等待Server確認。

2.第二次握手：server收到資料包後由標誌位SYN=1知道Client請求建立連線，Server將標誌位SYN和ACK都置為1，ack=J+1，隨機產生一個值seq=K，並將該資料包傳送給Client以確認連線請求，Server進入SYN_RCVD狀態。

3.第三次握手：Client收到確認後，檢查ack是否為J+1，ACK是否為1，如果正確則將標誌位ACK置為1，ack=K+1，並將該資料包傳送給Server，Server檢查ack是否為K+1，ACK是否為1，如果正確則連線建立成功，Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client與Server之間可以開始傳輸資料了。

四、四次揮手

    由於TCP連線時全雙工的，因此，每個方向都必須要單獨進行關閉，這一原則是當一方完成資料傳送任務後，傳送一個FIN來終止這一方向的連線，收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有資料流動了，即不會再收到資料了，但是在這個TCP連線上仍然能夠傳送資料，直到這一方向也傳送了FIN。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方則執行被動關閉。

    所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連線，就是指斷開一個TCP連線時，需要客戶端和服務端總共傳送4個包以確認連線的斷開。在socket程式設計中，這一過程由客戶端或服務端任一方執行close來觸發，整個流程如下圖所示：

1.第一次揮手：Client傳送一個FIN，用來關閉Client到Server的資料傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態。

2.第二次揮手：Server收到FIN後，傳送一個ACK給Client，確認序號為收到序號+1（與SYN相同，一個FIN佔用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態。

3.第三次揮手：Server傳送一個FIN，用來關閉Server到Client的資料傳送，Server進入LAST_ACK狀態。

4.第四次揮手：Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接著傳送一個ACK給Server，確認序號為收到序號+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。

    上面是一方主動關閉，另一方被動關閉的情況，實際中還會出現同時發起主動關閉的情況，具體流程如下圖：

五、總結

1.為什麼建立連線是三次握手，而關閉連線卻是四次揮手呢？

    這是因為服務端在LISTEN狀態下，收到建立連線請求的SYN報文後，把ACK和SYN放在一個報文裡傳送給客戶端。而關閉連線時，當收到對方的FIN報文時，僅僅表示對方不再發送資料了但是還能接收資料，己方也未必全部資料都發送給對方了，所以己方可以立即close，也可以傳送一些資料給對方後，再發送FIN報文給對方來表示同意現在關閉連線，因此，己方ACK和FIN一般都會分開發送。