本文主要涉及到TCP的连接机制及其过程详解，TIME_WAIT状态详解，以及为什么需要三次握手和四次挥手，如果有错误，感谢大佬们指正。
一：TCP连接管理机制
服务器状态转化：
1.CLOSED -> LISTEN：服务器创建监听套接字后进入LISTEN状态，等待客户端建立连接；
2.LISTEN -> SYN_RCVD：当监听到连接请求（SYN），就将该连接放入内核等待队列，并给客户端发送ACK确认；
3.SYN_RCVD -> ESTABLISHED：当再次收到客户端的ACK确认报文，就建立一个新连接，进入WSTABLISHED状态，此时可以读写数据；
4.ESTABLISHED -> CLOSE_WAIT：当客户端主动断开连接，服务器收到FIN结束报文段，此时服务器发送ACK确认报文，并进入CLOSE_WAIT状态；
5.CLOSE_WAIT -> LAST_ACK：处理完之前的数据，服务器就调用close关闭连接，并发送FIN结束报文段，进入LAST_ACK状态等待客户端最后一个ACK确认；
6.LAST_ACK -> CLOSED：收到了客户端对结束报文段的ACK确认，彻底关闭连接。
客户端状态转化：
1.CLOSED ->SYN_SENT：开始connect，向服务器发送同步报文段；
2.SYN_SENT -> ESTABLISHED：收到了服务器的同步报文段和ACK确认，则客户端认为连接建立好，此时进入ESTABLISHED状态，可以读写数据；
如果三次握手时最后一次报文丢失，客户端会认为建立好了连接，然而服务器认为没有建立好连接，此时服务器给客户端一个RST响应，告诉客户端并没有建立连接。当客户端收到该响应：应重新建立连接或关闭老连接。（复位报文段）
3.ESTABLISHED -> FINWAIT 1：客户端主动调用close时，向服务器发送结束报文段，并进入FINWAIT 1状态；
4.FINWAIT 1 -> FINWAIT 2：当收到服务器对结束报文的ACK确认，客户端进入FINWAIT 2状态，等待服务器的FIN结束报文段；
5.FINWAIT 2 -> TIME_WAIT：当客户端收到服务器的结束报文段，会进入TIME_WAIT状态，并向服务器发送最后一次ACK确认了结束报文；
6.TIME_WAIT -> CLOSED:客户端会等待2MSL（两个报文生存最大时间），才进入CLOSED彻底关闭连接。
二：TIME_WAIT状态详解
首先做一个实验来验证TIME_WAIT是存在的：
这个实验是基于一个网络版本的计算器，我先启动服务器，再启动客户端：
之后我终止客户端，然后立刻再次运行客户端，发现出了问题：
而问题的原因正是虽然服务器被终止了，但TCP连接并没有完全断开，主动断开连接的一方进入TIME_WAIT状态，等待两个MSL（报文生存最大时间）后才能回到CLOSED状态，此时8080这个端口号仍然被占用。
TIME_WAIT的原因
举个例子：我是计算机学院的学生，计算机学院通知明天早上七点在教一101教室开会，到了第二天我由于种种原因，到了指定的教室已经是早上十点了，已经是别的学院在教室开会了。
所以，院长决定，等一段时间，等迟到的人都来了，再结束会议。
1.等待两个报文的最大生存时间，就能保证两个传输方向上未被接收或迟到的报文段消散；
2.保证最后一次ACK可靠到达（因为最后一次ACK可能丢失，主动断开连接的一方要等待：如果对端重发了FIN，则最后一次ACK丢失；若没收到，则发送成功。）
如何解决因为TIME_WAIT引起的bind失败
在某些场景下，服务器的TCP连接在没有完全断开之前不允许重新监听是不合理的：
服务器每秒都要处理十分大量的客户，但每个链接的生存时间都很短；此时如果某些客户端不活跃，被服务器主动断开连接（比如电脑登陆qq，长时间不动），就会产生大量的TIME_WAIT状态从而导致服务器的端口号不够用，无法建立新连接。
解决方法：
三：三次握手的原因
如果是两次握手，当服务器收到客户端发送的SYN同步报文段之后则认为连接建立，然后会维护该连接，将该连接组织管理起来，进入ESTABLISHED状态，并发送ACK报文段给客户端；
客户端收到ACK后才会进入ESTABLISHED状态建立连接。如果ACK丢包，客户端会认为连接没有建立，而重新向服务器发送重复的SYN报文段，服务器接收后会再次建立该连接，而维护连接是消耗资源的，如果ACK一直丢失，客户端会一直发送SYN，服务器就会建立很多相同的无效的连接，从而使服务器资源浪费，使服务器受到影响。
如果是三次握手，当客户端收到来自服务器的SYN+ACK后，会进入ESTABLISHED状态，并建立和维护该连接；
客户端会发送ACK确认报文，服务器收到了才会进入ESTABLISHED状态并建立维护连接；
即使最后一次ACK‘丢失，客户端认为建立好了连接，然而服务器认为没有建立好连接，此时服务器给客户端一个RST响应，告诉客户端并没有建立连接。当客户端收到该响应：应重新建立连接或关闭老连接。虽然客户端会建立一些无效连接，会受到影响，但是服务器并没有受到影响，从而保证了服务器的安全。同时客户端虽然受到了影响，但随后会重新建立连接，所以会减小影响。
总结一下：
1.两次握手可能会使服务器建立很多无效连接，浪费资源；
2.虽然三次握手可能会使客户端受影响，但随后会重建；
3.三次就够了，不需要更多次握手。
四：四次挥手的原因
四次挥手比较容易理解，就和情侣分手一样，分手是双方的事，必须要双方都同意，双方都确认，比较难理解的是TIME_WAIT。