1. TCP 三次握手（Three-Way Handshake）
三次握手用于建立 TCP 连接，确保客户端和服务器双方都准备好进行通信。
步骤：
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第一次握手（SYN）：
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客户端向服务器发送一个
SYN（Synchronize）包，表示请求建立连接。 -
包中包含客户端的初始序列号（
seq = x）。 -
客户端进入
SYN_SENT状态。
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第二次握手（SYN + ACK）：
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服务器收到
SYN包后，向客户端发送一个SYN + ACK包，表示同意建立连接。 -
包中包含服务器的初始序列号（
seq = y）和对客户端SYN的确认号（ack = x + 1）。 -
服务器进入
SYN_RECEIVED状态。
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第三次握手（ACK）：
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客户端收到
SYN + ACK包后，向服务器发送一个ACK（Acknowledgment）包，表示确认连接已建立。 -
包中包含对服务器
SYN的确认号（ack = y + 1）。 -
客户端和服务器都进入
ESTABLISHED状态，连接建立完成。
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图示：
客户端 服务器| || SYN (seq=x) || -------------------------------> || || SYN + ACK (seq=y, ack=x+1) || <------------------------------- || || ACK (ack=y+1) || -------------------------------> || |
为什么需要三次握手？
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确保双方都能收发数据：通过三次握手，客户端和服务器都能确认对方的发送和接收能力。
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防止旧的重复连接请求：如果客户端发送的
SYN包是延迟的旧包，服务器可以通过客户端的ACK包判断是否为有效连接。
2. TCP 四次挥手（Four-Way Handshake）
四次挥手用于关闭 TCP 连接，确保双方都完成数据传输并安全关闭连接。
步骤：
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第一次挥手（FIN）：
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客户端（或服务器）发送一个
FIN（Finish）包，表示请求关闭连接。 -
包中包含序列号（
seq = u）。 -
发送方进入
FIN_WAIT_1状态。
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第二次挥手（ACK）：
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接收方收到
FIN包后，发送一个ACK包，表示确认收到关闭请求。 -
包中包含确认号（
ack = u + 1）。 -
接收方进入
CLOSE_WAIT状态，发送方进入FIN_WAIT_2状态。
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第三次挥手（FIN）：
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接收方完成数据处理后，发送一个
FIN包，表示同意关闭连接。 -
包中包含序列号（
seq = w）。 -
接收方进入
LAST_ACK状态。
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第四次挥手（ACK）：
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发送方收到
FIN包后，发送一个ACK包，表示确认关闭连接。 -
包中包含确认号（
ack = w + 1）。 -
发送方进入
TIME_WAIT状态，等待一段时间后关闭连接。 -
接收方收到
ACK包后，关闭连接。
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图示：
客户端 服务器| || FIN (seq=u) || -------------------------------> || || ACK (ack=u+1) || <------------------------------- || || FIN (seq=w) || <------------------------------- || || ACK (ack=w+1) || -------------------------------> || |
为什么需要四次挥手？
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双向关闭：TCP 连接是全双工的，双方需要分别关闭自己的发送通道。
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确保数据完整性：接收方需要时间处理未完成的数据，并在确认完成后发送
FIN包。
3. TCP 状态转换
三次握手状态：
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SYN_SENT：客户端发送SYN包后进入该状态。 -
SYN_RECEIVED：服务器收到SYN包并发送SYN + ACK包后进入该状态。 -
ESTABLISHED：连接建立完成，双方进入该状态。
四次挥手状态：
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FIN_WAIT_1：发送FIN包后进入该状态。 -
FIN_WAIT_2：收到对方的ACK包后进入该状态。 -
CLOSE_WAIT：收到对方的FIN包后进入该状态。 -
LAST_ACK：发送FIN包后进入该状态。 -
TIME_WAIT：发送最后的ACK包后进入该状态，等待 2MSL（Maximum Segment Lifetime）后关闭连接。
4. 常见问题
为什么 TIME_WAIT 状态需要等待 2MSL？
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确保最后的
ACK包到达：如果最后的ACK包丢失，对方会重传FIN包，TIME_WAIT状态可以重新发送ACK包。 -
防止旧连接的重复数据包：等待 2MSL 可以确保网络中所有旧连接的包都消失，避免与新连接混淆。
如果服务器大量处于 CLOSE_WAIT 状态怎么办？
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检查应用程序：可能是应用程序未正确关闭连接，导致
CLOSE_WAIT状态堆积。 -
调整超时时间：可以通过调整
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait参数优化。
总结
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三次握手：用于建立 TCP 连接，确保双方都能收发数据。
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四次挥手：用于关闭 TCP 连接，确保双方都完成数据传输并安全关闭。
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状态转换：TCP 连接在不同状态下转换，确保连接的可靠性和完整性。
