TCP连接的建立和终止

#TCP连接的建立和终止
本文将阐述两个主机之间通过TCP协议通信的话需要哪些步骤，以及在建立连接的过程中经历哪些状态。并使用tcpdump工具帮助我们调试TCP应用，使我们掌握TCP如何建立和终止
##TCP和UDP
首先的必须说一下TCP和UDP两种传输层协议；UDP是一种不可靠的传输协议，使用UDP协议时候，一个主机直接把一个数据报扔给另一个主机，而不考虑任何丢失的因数；所以UDP协议效率高不可靠。相反，TCP协议被定义为一种可靠传输协议，必须保证数据报一定要传输到对方（如果有意外，也会给出原因），要实现这种保证，就需要三次握手连接，传输数据确认，四次挥手告别，所以TCP协议是一种复杂，可靠的传输协议。
##三次握手
当使用TCP协议传输数据时，为了保证数据的可靠传输，必须先建立连接，当建立一个TCP连接时，会发生以下情形
1. 客户端首先发送一个SYN分节，告诉服务器客户端将在连接中发送数据的初始序列号。
2. 服务器接收到客户端的SYN分节，必须发送一个确认(ACK)，**同时**自己也得发送一个SYN分节，他告诉客户端服务器将在同一连接中发送数据的初始分节序列
3. 客户端收到服务器的SYN之后，发送一个ACK确认，三次握手完成

![image](http://note.youdao.com/yws/api/personal/file/WEBa845caae3bacc5f1ea2333677f0b780e?method=download&shareKey=3cde824d1dba64df993f764f0126a2b9)
##四次挥手
当两台主机使用TCP协议传输数据时，任何一方都不能擅自断开连接，否则后果很严重。比如数据接收方擅自断开连接之后，结果数据发送方还有数据需要发送，这样就会导致数据收发的不一致。所以，建立一个TCP协议需要三次握手，同样，断开一个TCP连接需要四次挥手
1. 某个应用进程首先调用close，则该端为主动关闭，该端的TCP发送一个FIN分节，表示数据发送完毕
2. 接收到这个FIN的对端称为被动关闭，这个传递过来的FIN由TCP确认，即发送一个ACK。它的接收也作为一个文件结束符传递给接收端应用进程。
3. 一段时间后，接收这个文件结束符的进程将调用close关闭它的套接字，这导致它的TCP也发送一个FIN
4.主动关闭的一段接收这个FIN并发送一个ACK确认

![image](http://note.youdao.com/yws/api/personal/file/WEBc9be7bd7fe79fd565e8e4a6d4740d795?method=download&shareKey=dde3cd7d6c50df907990644d9dc27604)
##使用tcpdump调试
使用tcpdump命令可以查看指定网卡的数据分组交换情况，这里直接使用nginx实现的服务器，然后客户端(111.199.15.197)访问服务器(112.74.22.176)上的一个页面，当浏览器输入地址，按下Enter键的时候，整个过程如下

![image](http://note.youdao.com/yws/api/personal/file/WEBeda234e2535442811792438006dbe5c5?method=download&shareKey=4dcf16472fa5d2606442641a56615b84)

其中，112.74.22.176.8113表示客户端，112.74.22.176.8113表示服务端。
红框内的三次分组交换表示TCP建立连接的三次握手，可以看到
1. 客户端首先通过56495端口向服务器的8113端口发起连接请求，发送了一个SYN分节seq 3414416386
2. 服务器回复一个ACK ack 3414416387（客户端的SYN+1）和一个自己的SYN分节seq 2867218461
3. 客户端恢复一个确认ACK ack 2867218462（服务端的SYN+1）。建立连接完成

绿框内的数据分组交换表示数据传输的过程，然后粉丝的4行分组交换就表示四次挥手了
1. 服务端发送一个FIN seq 2867218716表示数据发送完毕
2. 客户端回复一个确认ACK ack 2867218717（服务端SYN+1）
3. 客户端进程调用close，于是发送FIN seq 3414416788
4. 服务端回复客户端一个确认ACK ack 3414416789（客户端SYN+1），整个链接就此结束。

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