TCP 协议详解：三次握手与四次挥手

在网络通信中，确保数据准确无误地传递是至关重要的。TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）作为一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，在网络数据传输中起到了核心作用。本文将详细解析 TCP 的基本概念、数据报结构以及著名的三次握手和四次挥手过程。

一、TCP基础入门

TCP 是一种确保网络中数据正确传输的协议，其特点如下：

1. 面向连接：在数据传输前，必须与对方建立一个连接，并在传输结束后断开连接。
2. 可靠性：通过序号、确认应答、重传控制、流量控制和拥塞控制等机制，保证数据传输的可靠性。
3. 建立连接：客户端与服务器之间的通信开始之前，必须先建立连接，这个过程通过一个被称为“三次握手”的过程完成。

二、TCP数据报结构

TCP数据报的结构包括以下关键部分：

• 序号(Seq)：32位的序列号，用于标识从TCP源向目标发送的数据字节流，它表示在这个段中的第一个数据字节。
• 确认号(Ack)：32位的确认号，如果设置了ACK标志，则表示接收端期望收到的下一个序列号，即上一个接收到的数据字节的序号加1。
• 标志位：共6个，包括：
  • URG：紧急指针有效。
  • ACK：确认序号有效。
  • PSH：提示接收端应立即将这个报文段交给应用层。
  • RST：重置连接。
  • SYN：同步序列编号，用于建立连接。
  • FIN：释放连接。

三、TCP的三次握手

三次握手是建立一个TCP连接时所必须的过程，其步骤包括：

1. 第一次握手：客户端发送一个SYN包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。
2. 第二次握手：服务器接收到SYN包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
3. 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包后，向服务器发送确认包ACK（ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

举例说明

假设客户端是四川8633航班的乘务系统，它想要建立连接来发送航班状态到地面服务器：

• 第一步：四川8633发出连接请求(SYN)，并告知序列号。
• 第二步：地面服务器确认收到（ACK）并回应自己的连接请求（SYN）。
• 第三步：四川8633确认收到，并且连接正式建立。

四、TCP的四次挥手

当TCP连接中的一方完成数据传输后，将执行四次挥手来终止连接，具体步骤如下：

1. 第一次挥手：客户端发送一个FIN来关闭客户到服务器的数据传送。
2. 第二次挥手：服务器收到这个FIN，发送一个ACK给客户端。
3. 第三次挥手：服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端。
4. 第四次挥手：客户

端发送ACK信号，然后进入等待状态，等待服务器关闭连接。

举例说明

假设四川8633航班的乘务系统完成了数据传输：

• 第一步：乘务系统发送一个FIN标志，表示“我已完成发送”。
• 第二步：地面服务器确认这一FIN，并告知“我知道你已完成发送”。
• 第三步：地面服务器发送FIN，表示“我也完成了发送”。
• 第四步：乘务系统确认这一FIN，并最终关闭连接。

结语

TCP的三次握手和四次挥手是保证网络通信可靠性的关键机制。理解这两个过程对于任何网络专业人士来说都是基本功，不仅有助于解决网络问题，也有助于设计更高效的网络通信协议。