TCP建立連接三次握手和釋放連接四次握手
【轉載】http://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/52535294
序列號seq：占4個字節，用來標記數據段的順序，TCP把連接中發送的所有數據字節都編上一個序號，第一個字節的編號由本地隨機產生；給字節編上序號后，就給每一個報文段指派一個序號；序列號seq就是這個報文段中的第一個字節的數據編號。
確認號ack：占4個字節，期待收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號；序列號表示報文段攜帶數據的第一個字節的編號；而確認號指的是期望接收到下一個字節的編號；因此當前報文段最后一個字節的編號+1即為確認號。
確認ACK：占1位，僅當ACK=1時，確認號字段才有效。ACK=0時，確認號無效
同步SYN：連接建立時用於同步序號。當SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應報文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示這是一個連接請求，或連接接受報文。SYN這個標志位只有在TCP建產連接時才會被置1，握手完成后SYN標志位被置0。
終止FIN：用來釋放一個連接。FIN=1表示：此報文段的發送方的數據已經發送完畢，並要求釋放運輸連接
確認號ack：占4個字節，期待收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號；序列號表示報文段攜帶數據的第一個字節的編號；而確認號指的是期望接收到下一個字節的編號；因此當前報文段最后一個字節的編號+1即為確認號。
確認ACK：占1位，僅當ACK=1時，確認號字段才有效。ACK=0時，確認號無效
同步SYN：連接建立時用於同步序號。當SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應報文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示這是一個連接請求，或連接接受報文。SYN這個標志位只有在TCP建產連接時才會被置1，握手完成后SYN標志位被置0。
終止FIN：用來釋放一個連接。FIN=1表示：此報文段的發送方的數據已經發送完畢，並要求釋放運輸連接
PS：ACK、SYN和FIN這些大寫的單詞表示標志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小寫的單詞表示序號。
一、TCP建立連接三次握手
（1）、三次握手的過程
1）主機A向主機B發送TCP連接請求數據包，其中包含主機A的初始序列號seq(A)=x。（其中報文中同步標志位SYN=1，ACK=0，表示這是一個TCP連接請求數據報文；序號seq=x，表明傳輸數據時的第一個數據字節的序號是x）；
2）主機B收到請求后，會發回連接確認數據包。（其中確認報文段中，標識位SYN=1，ACK=1，表示這是一個TCP連接響應數據報文，並含主機B的初始序列號seq(B)=y，以及主機B對主機A初始序列號的確認號ack(B)=seq(A)+1=x+1）
3）第三次，主機A收到主機B的確認報文后，還需作出確認，即發送一個序列號seq(A)=x+1；確認號為ack(A)=y+1的報文；
2）主機B收到請求后，會發回連接確認數據包。（其中確認報文段中，標識位SYN=1，ACK=1，表示這是一個TCP連接響應數據報文，並含主機B的初始序列號seq(B)=y，以及主機B對主機A初始序列號的確認號ack(B)=seq(A)+1=x+1）
3）第三次，主機A收到主機B的確認報文后，還需作出確認，即發送一個序列號seq(A)=x+1；確認號為ack(A)=y+1的報文；
（2）為什么需要第三次握手?
還要再發送一次確認是為了，防止已失效的連接請求報文段突然又傳到了B，因而產生錯誤。
已失效的報文段：正常情況下：A發出連接請求，但因為丟失了，故而不能收到B的確認。於是A重新發出請求，然后收到確認，建立連接，數據傳輸完畢后，釋放連接，A發了2個，一個丟掉，一個到達，沒有“已失效的報文段”
但是，某種情況下，A的第一個在某個節點滯留了，延誤到達，本來這是一個早已失效的報文段，但是在A發送第二個，並且得到B的回應，建立了連接以后，這個報文段竟然到達了，於是B就認為，A又發送了一個新的請求，於是發送確認報文段，同意建立連接，假若沒有三次的握手，那么這個連接就建立起來了（有一個請求和一個回應），此時，A收到B的確認，但A知道自己並沒有發送建立連接的請求，因為不會理睬B的這個確認，於是呢，A也不會發送任何數據，而B呢卻以為新的連接建立了起來，一直等待A發送數據給自己，此時B的資源就被白白浪費了。但是采用三次握手的話，A就不發送確認，那么B由於收不到確認，也就知道並沒有要求建立連接。
已失效的報文段：正常情況下：A發出連接請求，但因為丟失了，故而不能收到B的確認。於是A重新發出請求，然后收到確認，建立連接，數據傳輸完畢后，釋放連接，A發了2個，一個丟掉，一個到達，沒有“已失效的報文段”
但是，某種情況下，A的第一個在某個節點滯留了，延誤到達，本來這是一個早已失效的報文段，但是在A發送第二個，並且得到B的回應，建立了連接以后，這個報文段竟然到達了，於是B就認為，A又發送了一個新的請求，於是發送確認報文段，同意建立連接，假若沒有三次的握手，那么這個連接就建立起來了（有一個請求和一個回應），此時，A收到B的確認，但A知道自己並沒有發送建立連接的請求，因為不會理睬B的這個確認，於是呢，A也不會發送任何數據，而B呢卻以為新的連接建立了起來，一直等待A發送數據給自己，此時B的資源就被白白浪費了。但是采用三次握手的話，A就不發送確認，那么B由於收不到確認，也就知道並沒有要求建立連接。
簡而言之：第三次握手，主機A發送一次確認是為了防止：如果客戶端遲遲沒有收到服務器返回的確認報文，這時他會放棄連接，重新啟動一條連接請求；但問題是：服務器不知客戶端沒收到，所以他會收到兩個連接請求，白白浪費了一條連接開銷。
二、TCP釋放連接四次握手
（1）四次握手過程
假設主機A為客戶端，主機B為服務器，其釋放TCP連接的過程如下：
1） 關閉客戶端到服務器的連接：首先客戶端A發送一個FIN，用來關閉客戶到服務器的數據傳送，然后等待服務器的確認。其中終止標志位FIN=1，序列號seq=u
2） 服務器收到這個FIN，它發回一個ACK，確認號ack為收到的序號加1。
3） 關閉服務器到客戶端的連接：也是發送一個FIN給客戶端。
4） 客戶段收到FIN后，並發回一個ACK報文確認，並將確認序號seq設置為收到序號加1。
3） 關閉服務器到客戶端的連接：也是發送一個FIN給客戶端。
4） 客戶段收到FIN后，並發回一個ACK報文確認，並將確認序號seq設置為收到序號加1。
首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。
主機A發送FIN后，進入終止等待狀態， 服務器B收到主機A連接釋放報文段后，就立即給主機A發送確認，然后服務器B就進入close-wait狀態，此時TCP服務器進程就通知高層應用進程，因而從A到B的連接就釋放了。此時是“半關閉”狀態。即A不可以發送給B，但是B可以發送給A。
此時，若B沒有數據報要發送給A了，其應用進程就通知TCP釋放連接，然后發送給A連接釋放報文段，並等待確認。A發送確認后，進入time-wait，注意，此時TCP連接還沒有釋放掉，然后經過時間等待計時器設置的2MSL后，A才進入到close狀態。
此時，若B沒有數據報要發送給A了，其應用進程就通知TCP釋放連接，然后發送給A連接釋放報文段，並等待確認。A發送確認后，進入time-wait，注意，此時TCP連接還沒有釋放掉，然后經過時間等待計時器設置的2MSL后，A才進入到close狀態。
（2）為什么要等待2MSL呢?
MSL即Maximum Segment Lifetime，也就是最大報文生存時間，他是任何報文在網絡上存在的最長時間，超過這個時間報文將被丟棄。引用《TCP/IP詳解》中的話：“它(MSL)是任何報文段被丟棄前在網絡內的最長時間”。RFC 793中規定MSL為2分鍾，實際應用中常用的是30秒，1分鍾和2分鍾等。
TCP的TIME_WAIT狀態需要等待2MSL，當TCP的一端發起主動關閉，在發出最后一個ACK包后，即第3次握手完成后發送了第四次握手的ACK包后就進入了TIME_WAIT狀態，必須在此狀態上停留兩倍的MSL時間，等待2MSL時間主要目的是怕最后一個ACK包對方沒收到，那么對方在超時后將重發第三次握手的FIN包，主動關閉端接到重發的FIN包后可以再發一個ACK應答包。在TIME_WAIT狀態時兩端的端口不能使用，要等到2MSL時間結束才可繼續使用。當連接處於2MSL等待階段時任何遲到的報文段都將被丟棄。不過在實際應用中可以通過設置SO_REUSEADDR選項達到不必等待2MSL時間結束再使用此端口。
概括原因如下：
①、為了保證A發送的最后一個ACK報文段能夠到達B。即最后這個確認報文段很有可能丟失，那么B會超時重傳，然后A再一次確認，同時啟動2MSL計時器，如此下去。如果沒有等待時間，發送完確認報文段就立即釋放連接的話，B就無法重傳了（連接已被釋放，任何數據都不能出傳了），因而也就收不到確認，就無法按照步驟進入CLOSE狀態，即必須收到確認才能close。
②、防止“已失效的連接請求報文段”出現在連接中。經過2MSL，那些在這個連接持續的時間內，產生的所有報文段就可以都從網絡中消失。即在這個連接釋放的過程中會有一些無效的報文段滯留在樓閣結點，但是呢，經過2MSL這些無效報文段就肯定可以發送到目的地，不會滯留在網絡中。這樣的話，在下一個連接中就不會出現上一個連接遺留下來的請求報文段了。
可以看出：B結束TCP連接的時間比A早一點，因為B收到確認就斷開連接了，而A還得等待2MSL.
②、防止“已失效的連接請求報文段”出現在連接中。經過2MSL，那些在這個連接持續的時間內，產生的所有報文段就可以都從網絡中消失。即在這個連接釋放的過程中會有一些無效的報文段滯留在樓閣結點，但是呢，經過2MSL這些無效報文段就肯定可以發送到目的地，不會滯留在網絡中。這樣的話，在下一個連接中就不會出現上一個連接遺留下來的請求報文段了。
可以看出：B結束TCP連接的時間比A早一點，因為B收到確認就斷開連接了，而A還得等待2MSL.
（3）為什么TCP釋放連接需要四次？
TCP建立連接要進行三次握手，而斷開連接要進行四次。這是由於TCP的半關閉造成的。因為TCP連接是全雙工的(即數據可在兩個方向上同時傳遞)所以進行關閉時每個方向上都要單獨進行關閉。這個單方向的關閉就叫半關閉。當一方完成它的數據發送任務，就發送一個FIN來向另一方通告將要終止這個方向的連接。
注意：
1）發送了FIN只是表示這端不能繼續發送數據(應用層不能再調用send發送)，但是還可以接收數據。收到一個 FIN只意味着這一方向上沒有數據流動，一個TCP連接在收到一個FIN后仍能發送數據，比如：如主機A收到主機B的FIN斷開TCP連接請求，只是表示主機B已經發送完數據，主機A收到FIN后作出應答，並終止這個方向的數據傳輸，此時處於半關閉狀態。但是主機A仍然可以發送數據的，只有當主機A發送完數據並發送FIN給主機B時，主機B才停止這個方向的數據傳輸，並關閉TCP連接。
2）在很多時候，TCP連接的斷開都會由TCP層自動進行，例如你CTRL+C終止你的程序，TCP連接依然會正常關閉，你可以寫代碼試試。
參考資料：
《TCP協議三次握手連接四次握手斷開和DOS攻擊》http://blog.csdn.net/fw0124/article/details/7452695