一个动画看懂网络原理之TCP建立和释放过程

一、TCP的概念

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP协议为提供面向连接的服务，数据传输前设备需先建立连接才能通信，通信结束时，需断开连接。

二、TCP建立过程

TCP是OSI参考模型的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答

SYN+ACK，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。

TCP三次握手的过程如下：

第一次握手：客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。

第二次握手：服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。

三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。

TCP的三次握手

其具体的过程如下图所示：

TCP的三次握手动态过程

三、TCP三次握手的一些中间状态

• SYN_SENT：客户端发送syn数据包向服务器端申请建立TCP连接，此时客户端的状态为SYN_SENT。
• SYN_RCVD：接收方收到请求，给发起方发送一个设置了SYN与ACK标志位的TCP数据包做为应答，另外设置一个比客户机发送来的ISN大1个单位的ISN值，这常被称为SYN_ACK数据包或SYN_ACK报文这时连接的状态称做SYN_RCVD。
• ESTABLISHED：发起方然后发送一个带有ACK应答和增1后的ISN标志来确认SYN_ACK至此，完成了三次握手，此时的连接状态为连结成功: ESTABLISHED。

四、TCP释放过程

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。具体过程如下图所示：

TCP的四次挥手

TCP连接的终止

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。

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。

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。

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。

TCP的四次挥手动态过程

五、相关问题

为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接。因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

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