TCP（传输控制协议）

TCP：传输控制协议（Transmission Control Protocol） 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由 IETF 的 RFC 793 定义。

通常我们听到 TCP/IP 协议（族） 那么种称呼，其作用如下：

TCP/IP 提供了点对点链接的机制，将资料应该如何封装、寻址、传输、路由以及在目的地如何接收，都加以标准化。
它将软件通信过程抽象化为 四个抽象层，采取协议堆栈的方式，分别实现出不同通信协议。协议族下的各种协议，依其功能不同，分别归属到这四个层次结构之中，常视为是 简化的七层 OSI 模型。

那什么是 七层 OSI 模型 ？下图展示了 OSI 模型 的结构：

了解了 OSI 模型 后，再来看下 TCP/IP 四层模型 的对比：

TCP/IP 模型 中，将 OSI 的应用层，表示层，会话层抽象为一个大应用层。

WireShake

相信各位肯定看了很多遍类似这样的图：

但我一直没有真真实实地看到 TCP 创建和断开连接这样的过程，希望能像 Chrome Develop Tool 直观看到接口的请求和响应。而不是根据别人的文章所云的进行机械的记忆。

为了了解 TCP 协议怎么进行握手的？这里就需要用到一个网络分析工具： WireShake。

下面在说明 三次握手 和 四次挥手 时，会结合在 WireShake 看到的实际结果来理解 TCP 的连接过程。

三次握手（three-way handshake）

在开始 TCP 说如何创建连接之前，先看下一些关键名词解释：

seq（Sequence Number）：端与端之间通讯的（初始化）序列号
SYN（Synchronize Sequence Numbers）：每次通讯需要对上述序列号（seq）进行 同步操作，以 解决网络包乱序问题（reordering）。
ACK（Acknowledgement Number）：用于确定接收到包后的回复确认，解决不丢包的问题。

了解了上述名词后，再来看 三次握手 的过程图：

上图已经已经很清晰地展示了创建连接的过程。现在我们实际发送一个 Http 请求，并结合 WireShake 看下具体步骤细节：

首先，我们访问一个网站（http://www.eminoda.com/elsa），在 Http 请求之前，先有了三次 TCP 的请求记录：
第 1 次：客户端向正常工作的服务端（LISTEN 状态）发送同步序列号请求（seq=x），同时客户端状态进入 SYN_SENT
第 2 次：服务端收到后，创建 ACK 应答码作为收到确认信息（值为接受到的 seq+1，即：ACK=x+1），并创建新的序列号（seq=y），再一同发送给客户端。并进入 SYN_RCVD 状态
第 3 次：客户端收到后，也创建 ACK 应答码作为收到确认信息（值为接受到的 seq+1，即：ACK=y+1），再发送给服务端，并进入 ESTABLISHED 状态
最后，服务端收到后，进入 ESTABLISHED 状态，此时 TCP 连接创建成功，

四次挥手

四次挥手和三次握手相反，用于 TCP 连接后的断开，下面是过程图：

结合 WireShake 也看下步骤：

首先，在 WireShake 找到对应四次挥手的 TCP 请求：
第 1 次：客户端准备 序列号（seq=4710） 和 应答码（ACK=1245），并设置 FIN 标识（示意没有数据传输了，要求释放连接）发送给服务端后，进入 FIN_WAIT_1 状态
第 2 次：服务端收到后，准备 序列号（seq=1245） 和 应答码（ACK=4710+1） 发送给客户端，进入 CLOSE_WAIT 状态
客户端收到后，确认了服务端同意关闭连接请求，并进入 FIN_WAIT_2 状态。此状态中将等待服务端再次发送的请求，已让客户端可以关闭连接。
第 3 次：过些“时间”后，服务端像客户端第一次发送的数据类似，发送 序列号（seq=1245） 和 应答码（ACK=4711），并设置 FIN 标识，并进入 LAST_ACK 状态
第 4 次：客户端收到后，发送 序列号（seq=4711） 和应答码（ACK=1245+1），进入 TIME_WAIT 状态，如果服务端收到后将关闭。之后客户端等待 2MSL 时间后还没收到服务端数据也将关闭，至此整个 TCP 连接中断。

一些问题

为什么握手是三次，而不是二次？

减少次数，看上去更能提高通讯效率，但同样会增加连接的不确定性。详见下图：

总结下，就是端与端之间需要单独一次一来一回的通讯（以确认 seq 是否串台）来防止非预期的连接错误，加上首次的 SYN 请求总共三次。

那为何挥手是四次？

因为 TCP 是双工通讯，某一端要向另一端发送关闭连接请求都是需要发送一次 FIN 请求，和接受一次针对 FIN 请求的应答确认。此时一端处于半连接状态（还可以发送数据），则需要反过来发送一次 FIN ，和接口一次 ACK 应答，最后两端才能都关闭。

TCP 数据包长什么样？

先来看下 TCP 数据表的结构：

但凡网络课程睡觉的同学看到这表格可能和我一样蒙，但又说不出的熟悉，这里使用 WireShake 来读懂这个数据结构。

先看下和 标准网络 OSI 模型 的映射关系：

下面逐步对这个数据包进行拆分查看，首先是 Frame ：

能看到整个数据包大小为 753 字节，其数据就和上图下方的内容：

0000   c8 a7 76 d2 08 52 80 30 49 26 62 97 08 00 45 00   ..v..R.0I&b...E.
0010   02 e3 32 be 40 00 80 06 38 9b c0 a8 11 3f 2f 67   ..2.@...8....?/g
0020   8b 6d c7 c7 00 50 bb a1 d5 70 b3 2f 4b 04 50 18   .m...P...p./K.P.
0030   02 01 0e 63 00 00 47 45 54 20 2f 65 6c 73 61 2f   ...c..GET /elsa/
...

接着看以太网 Ethernet 内容：