三次握手、四次挥手问题是面试中一定会问到的，包括在《高质量C/C++编程》一书中也有类似的习题。这篇blog就TCP连接的建立和关闭过程及相关面试问题做一个详解，如有错误，望指正。
如果对TCP还不了解，可以先阅读这篇文章：
TCP固定头部结构详解
三次握手：
三次握手是就是TCP在建立连接时的过程。 TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接。
A主机运行TCP客户端程序，B主机运行TCP服务器端程序，在A主机发送SYN之前，客户端和主机都处于CLOSED状态。
B主机先创建传输控制块PCB。准备接收客户端的请求，然后服务器端进入LISTEN状态，等待客户端连接请求。
- 第一次握手
TCP客户端先创建传输控制块PCB，然后向服务器B发送连接请求报文段，此时首部中的同步位SYN置位1，同时选择一个初始序号seq = x，这是TCP客户端进入SYN-SENT（同步已发送）状态。
- 第二次握手
服务器B收到A发送的连接请求报文段后，如果同意连接，则向A发送确认，
在确认报文段中，将ACK和SYN都置为1，确认号是ack = x + 1，同时也为自己选择一个初始序号seq = y，这是TCP服务器进入SYN-RCVD（同步收到）状态。
- 第三次握手
TCP客户端收到B发送的确认后，还要向B给出确认，确认报文ACK置为1，确认号ack = y + 1，自己的序号为seq = x + 1。TCP协议规定，ACK报文段可以携带数据，如果不携带数据，则不消耗序号，则下一数据报文段的序号仍然为seq = x + 1，这时TCP已经建立连接，A进入ESTABLISHED（已建立连接状态）。当B收到A的确认后也进入ESTANLISHED状态。
上面这种建立连接的过程称为三次握手。
【面试问题1】为什么A还要再发送一次确认呢？
这是为了防止某些失效的连接请求报文再次传送给服务器B而导致出错。
失效连接报文来源？
假如TCP连接就是两次握手，如果说客户端A给服务器端B发送了连接请求报文段，但是报文段丢失，导致B没有收到，于是A重传连接请求，第二次的服务器端B收到了连接请求，建立了连接。数据传输完成后就释放连接。在这个过程中，客户端A共发送两次连接请求报文，一个报文丢失，另一个报文到达了B。不存在“已失效的连接报文”。现在考虑另一种特诉情况，主机A第一次发送的连接请求并没有丢失，而是因为网络节点导致延迟达到主机B，主机B以为是主机A又发起的新连接，于是主机B同意连接，并向主机A发回确认，但是此时主机A根本不会理会，主机B就一直在等待主机A发送数据，导致主机B的资源浪费。
四次挥手：
四次挥手是TCP释放连接的过程，具体过程请看下图分析。
完成数据传输后，通信的双方都可以释放连接，主机A、B先都处于ESTABLISHED状态。
- 第一次挥手
A的应用进程先向其TCP发送连接释放报文段，A停止再发送数据，主动关闭TCP连接，A把连接释放报文段首部的FIN置1，其序号seq = u，它等于前面已经传送过的数据的最后一个字节序号加1。这时A进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态，等待B的确认，注意：TCP规定，FIN报文段即使不携带数据也要消耗一个序号。
- 第二次挥手
B收到连接释放报文段后，立即发出确认，确认号是ask = u + 1，而这个报文段自己的序号是v，等于B前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。然后B就进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态，TCP服务器进程这时应通知高层应用进程，因而从A到B这个方向的连接就释放了，这时的TCP处于半关闭状态，即A已经没有数据要发送了，但B若要发送数据，A仍要接收，也就是说，从B到A的方向连接并灭有关闭。这个状态可能会持续一些时间。
- 第三次挥手
A收到来自B的确认后，就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待B发出的连接请求释放报文段。
若B已经没有要向A发送的数据，其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN = 1，现假定B的序号为w（在半关闭状态B可能又发送了一些数据）。B还必须重复上次已发送过的确认号akc = u + 1。这时B就进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A的确认。
- 第四次挥手
A在收到B的连接释放报文段后，必须对此发出确认。在确认报文段中把ACK置1，确认号ack = w + 1，而自己的序号是seq = u + 1（根据TCP标准，前面发送的FIN报文段要消耗一个序号）。然后进入到TIME-WAIT（时间等待）状态。请注意，现在TCP连接连接还没有释放掉。必须经过时间等待计时器（TIME-WAIT）设置的时间2MSL后，A才进入到CLOSED状态。时间MSL叫做最长报文段寿命。MSL是根据工程来设置时长的，假设为2min。因此从A进入到TIME-WAIT状态后，要经过4分钟才能进入到CLOSED状态，才能开始建立下一个新的连接。当A撤销相应的传输控制块TCB后，就结束了这次的TCP连接。
【面试问题2】为什么A在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间呢？
这有两个原因：
第一：为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B，这个报文段有可能丢失，因而使处在LAST-WAIT的状态B收不到对方已发送的FIN-ACK报文段的确认，B会超时重传这个FIN + ACK报文段，而A就能在2MSL时间内接收到这个重传的FIN + ACK报文段，接着A重传一次确认，重新启动2MSL计时器。最后，A和B都正常进入到CLOSED状态。如果A在TINE-WAIT装态不等待一段时间，而是在发送完ACK报文段后立即释放连接，那么久无法收到B重传的FIN + ACK报文段，因而也不会再发送一次确认报文段。这样，B就无法按正常步骤进入CLOSED状态。
第二：防止上文提到的“已失效的连接请求报文”出现在本连接中。A发送完最后一个ACK报文段后，再经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。
B只要收到A发出的确认，就进入CLOSED状态，同样，B在撤销相应的传输控制块TCB后，就结束了这次的TCP连接，我们注意到，B结束TCP连接的时间要比A早一些。