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TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，其连接的建立和释放过程通过三次握手和四次挥手实现。以下是详细流程：

一、TCP连接建立（三次握手）

目的：确保双方（客户端和服务器）的发送和接收能力正常，并同步初始序列号（ISN）。

第一次握手（SYN）
- 客户端发送一个SYN=1（同步位）的报文，并随机生成一个初始序列号seq=x。
- 客户端进入SYN-SENT状态。
第二次握手（SYN + ACK）
- 服务器收到SYN后，回复SYN=1和ACK=1（确认位），并生成自己的初始序列号seq=y。
- 确认号ack=x+1（表示期望收到客户端的下一个数据包序号）。
- 服务器进入SYN-RCVD状态。
第三次握手（ACK）
- 客户端收到SYN+ACK后，发送ACK=1，确认号ack=y+1，序列号seq=x+1。
- 服务器收到后，双方进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。

关键点：

前两次握手后，服务器已确认客户端的发送能力和自己的接收能力正常；第三次握手后，客户端确认双方的收发能力均正常。
ISN（初始序列号）是动态生成的，防止历史连接冲突。

二、TCP连接释放（四次挥手）

目的：双方安全关闭连接，确保数据完整传输。

第一次挥手（FIN）
- 主动关闭方（如客户端）发送FIN=1，序列号seq=u（等于已发送数据的最后一个字节序号+1）。
- 客户端进入FIN-WAIT-1状态。
第二次挥手（ACK）
- 被动关闭方（如服务器）收到FIN后，发送ACK=1，确认号ack=u+1。
- 服务器进入CLOSE-WAIT状态，客户端收到后进入FIN-WAIT-2状态。
- 此时服务器可能仍有未发送完的数据（半关闭状态）。
第三次挥手（FIN）
- 服务器完成数据发送后，发送FIN=1，序列号seq=v（可能因数据传输而增长）。
- 服务器进入LAST-ACK状态。
第四次挥手（ACK）
- 客户端收到FIN后，发送ACK=1，确认号ack=v+1，序列号seq=u+1。
- 客户端进入TIME-WAIT状态，等待2MSL（最大报文段生存时间）后关闭连接。
- 服务器收到ACK后立即关闭连接。

关键点：

TIME-WAIT的作用：
- 确保最后一个ACK到达服务器（若丢失，服务器会重传FIN）。
- 让网络中残留的旧报文失效，避免影响新连接。
若服务器同时关闭连接（如收到FIN后无剩余数据），可能合并为三次挥手（第二次和第三次合并）。

三、常见问题

为什么握手是三次，挥手是四次？
- 握手时，服务器的SYN和ACK可合并发送；但挥手时，服务器可能仍有数据需发送，需先ACK再FIN。
TIME-WAIT为什么是2MSL？
- 确保足够时间让最后一个ACK到达，并让网络中旧报文消失（MSL是报文最大生存时间）。
SYN洪泛攻击：攻击者伪造大量SYN报文但不完成握手，耗尽服务器资源。解决方案：SYN Cookie机制。

通过三次握手和四次挥手，TCP实现了可靠的双工连接管理，确保数据传输的完整性和有序性。

以下是TCP连接建立（三次握手）和释放（四次挥手）的示意图，使用ASCII字符绘制：

TCP三次握手（连接建立）

客户端（Client）                            服务器（Server）|                                          ||-------------- SYN (seq=x) ------------> ||  (SYN_SENT)                              |  (LISTEN)|                                          ||<----- SYN+ACK (seq=y, ack=x+1) --------- ||                                          |  (SYN_RCVD)|                                          ||----------- ACK (ack=y+1) --------------> ||  (ESTABLISHED)                           |  (ESTABLISHED)|                                          |

TCP四次挥手（连接释放）

客户端（主动关闭）                        服务器（被动关闭）|                                          ||-------------- FIN (seq=u) ------------> ||  (FIN_WAIT_1)                            |  (CLOSE_WAIT)|                                          ||<------------- ACK (ack=u+1) ------------ ||  (FIN_WAIT_2)                            ||                                          ||<------------ FIN (seq=v) --------------- ||                                          |  (LAST_ACK)|                                          ||------------- ACK (ack=v+1) ------------> ||  (TIME_WAIT) ───等待2MSL──> 关闭          |  (CLOSED)|                                          |

关键标注说明

三次握手
- SYN：同步序列号（seq=x/y）。
- ACK：确认号（ack=x+1/y+1）。
- 第三次握手后，双方进入ESTABLISHED状态。
四次挥手
- 主动关闭方发送FIN后进入FIN_WAIT_1，收到ACK后进入FIN_WAIT_2。
- 被动关闭方发送FIN后进入LAST_ACK，收到ACK后立即关闭。
- 主动关闭方需等待2MSL（确保最后一个ACK到达）。

可视化要点

箭头方向：表示报文传输方向。
状态标注：括号内为通信双方的状态变化。
TIME-WAIT：仅主动关闭方需要等待，防止报文丢失或混淆。