TCP/IP基础1：TCP连接管理
0 TCP头
TCP头不加Option占用20个字节（32×5 bit）。
Sequence Number表示自己发出去的***。
Ack Num表示对别人***的回复。
1 TCP连接管理
1.1 TCP的连接建立与终止
使用Wireshark抓包，三次握手图片如下图所示。TCP的头部的8位bit可以多个使用。
Q：为什么TCP要三次握手四次挥手？
1、三次握手
TCP握手时，完成的是对***的交换。
1次握手，那么发送方不会知道是否握手成功，也没有交换到***。所以不可以。
2次握手，发送方发送syn+seq，接受方回复syn+seq+ack。此时接受方并不知道发送方没有收到ack。并不能保证数据传输的可靠。
4次握手，发送方和接收方分别发送
syn+seq，
ack，
syn+seq，
ack
但是其中接受方的ack和syn可以合并到一起，这样就可以保证传输效率。
https://www.zhihu.com/question/24853633/answer/115173386
2、四次挥手
四次挥手时，可以将接收方的ack+fin合并到一起啊，为什么这里不合起来发呢？
因为TCP连接是双向传输的对等的模式，就是说双方都可以同时向对方发送或接收数据。当有一方要关闭连接时，会发送指令告知对方，我要关闭连接了。这时对方会回一个ACK，此时一个方向的连接关闭。但是另一个方向仍然可以继续传输数据，等到发送完了所有的数据后，会发送一个FIN段来关闭此方向上的连接。接收方发送ACK确认关闭连接。注意，接收到FIN报文的一方只能回复一个ACK, 它是无法马上返回对方一个FIN报文段的，因为结束数据传输的“指令”是上层应用层给出的。
一句话来说就是由于TCP双向传输数据，一方结束时，另一方有可能还要发送数据，所以此处不能直接发送ack+fin来把另一个方向也关闭掉。
1.2 TCP状态转换
其中分为开启、数据传输、关闭三个部分。
开启分为主动开启、被动开启和同时开启。由CLOSED 进入LISTEN状态为被动开始，进入SYN_SENT为主动开启。
数据传输为ESTABLISHED状态。
关闭分为主动关闭、被动关闭和同时关闭。
1.2.1 TIME_WAIT状态（2MSL） 目的
TIME_WAIT状态的存在有两个理由：（1）让4次握手关闭流程更加可靠；4次握手的最后一个ACK是是由主动关闭方发送出去的，若这个ACK丢失，被动关闭方会再次发一个FIN过来。若主动关闭方能够保持一个2MSL的TIME_WAIT状态，则有更大的机会让丢失的ACK被再次发送出去。（2）防止lost duplicate对后续新建正常链接的传输造成破坏。
lost duplicate在实际的网络中非常常见，经常是由于路由器产生故障，路径无法收敛，导致一个packet在路由器A，B，C之间做类似死循环的跳转。IP头部有个TTL，限制了一个包在网络中的最大跳数，因此这个包有两种命运，要么最后TTL变为0，在网络中消失；要么TTL在变为0之前路由器路径收敛，它凭借剩余的TTL跳数终于到达目的地。但非常可惜的是TCP通过超时重传机制在早些时候发送了一个跟它一模一样的包，并先于它达到了目的地，因此它的命运也就注定被TCP协议栈抛弃。另外一个概念叫做incarnation connection，指跟上次的socket pair一摸一样的新连接，叫做incarnation of previous connection。lost duplicate加上incarnation connection，则会对我们的传输造成致命的错误。大家都知道TCP是流式的，所有包到达的顺序是不一致的，依靠***由TCP协议栈做顺序的拼接；假设一个incarnation connection这时收到的seq=1000, 来了一个lost duplicate为seq=1000, len=1000, 则tcp认为这个lost duplicate合法，并存放入了receive buffer，导致传输出现错误。通过一个2MSL TIME_WAIT状态，确保所有的lost duplicate都会消失掉，避免对新连接造成错误。