TCP协议的工作原理：TCP连接建立、报文传输、TCP连接释放。
1.TCP连接建立：三次握手
（1）最初客户端TCP进程是处于“CLOSE”（关闭）状态。当客户端准备发起一次TCP连接，进入“SYN-SEND”（准备发送）状态时，它会向处于“LISTEN”（收听）状态的服务器端TCP进程发送第一个控制位SYN=1的“连接建立请求报文”。
“连接建立请求报文”是不携带任何数据字段的，但是需要给报文一个序号。图中标为：SYN=1 , seq=x
注意：“连接建立请求报文”的序号seq的值x是随机产生的，且不能为0.
为什么 x 不能为0？
避免因TCP连接非正常断开而可能引起的混乱。如果在连接突然中断时，可能有一个或两个进程同时等待对方的确认应答，而这个时候有一个新连接的序号也是从0开始，那么接收进程有可能认为是对方重传的报文，这样就有可能造成连接过程的错误。
（2）服务器端在接收到“连接建立请求报文”后，如果同意建立连接，则向客户端发送第二个控制位 SYN=1, ACK=1的“连接建立请求确认报文”。确认号：ack=x+1，表示对第一个“连接建立请求报文”（seq=x）的确认。“连接建立请求确认报文”不携带任何数据字段，但需要给报文一个序号（seq=y）。这时，服务器进入“SYN-RCVD”（准备接收）状态。
图中标为：SYN=1,ACK=1,ack=x+1, seq=y
（3）在接收到“连接建立请求确认报文”之后，客户端发送第三个控制位ACK=1 的“连接建立请求确认报文”。
由于该报文是对“连接建立请求确认报文”（seq=y）的确认，因此确认号为：seq=y+1. 同样，“连接建立请求确认报文”不携带任何数据字段，需要给报文一个序号。而TCP协议规定，这个报文的序号依然为seq=x+1。这时，客户端进入“ESTABLISHED”（已建立连接）状态。服务器在接收到“ACK”报文之后也进入“ESTABLISHED”（已建立连接）状态。
图中标为：ACK=1, ack=y+1 , seq = x+1
经过“三次握手”之后，客户进程与服务器进程之间建立了TCP连接。
2. 报文传输
当客户进程与服务器进程之间的TCP传输连接建立之后，客户端的应用进程与服务器端的应用进程就可以使用这个连接，进行全双工的字节流传输。
为了保证TCP工作正常、有序的进行，TCP设置了保持计时器（keep timer），用来防止TCP连接处于长时间空闲。如果客户端建立到服务器端的连接，传输一些数据，然后停止传输，可能是这个客户端出故障。在这种情况下，这个连接将永远处于打开状态。为解决这个问题，在多数实现中都在服务器端设置保持计数器。当服务器端收到客户端的报文时，就将保持计数器复位。如果服务器端过了设定的时间没有收到客户端的消息，就将计数器复位。如果服务器端过了设定的时间没有收到客户端的消息，它就会发送探测报文。如果发送10个探测报文（每一个相隔75秒）还没有相应，就假设客户端出现故障，进而终止该连接。
3.TCP连接释放（四次挥手）
TCP传输连接的释放过程较复杂，客户与服务器都可以主动的提出连接释放请求。
以下以客户端主动提出连接释放请求为例，讲解过程：
（1）当客户端准备结束一次数据传输，主动提出释放TCP连接时，进入“FIN-WAIT-1”（释放等待-1）状态。它向服务器端发送第一个控制位 FIN=1 的“连接释放请求报文”，提出连接释放请求，停止发送数据。“连接释放请求报文”不携带任和的数据字段，需要给报文加 一个序号 seq=u，u等于客户端发送的最后一个字节的序号加1.
图中标为：FIN=1, seq=u
（2）服务器在接收到“连接释放请求报文”之后，需要向客户端发回“连接释放请求确认报文”ACK，确认号: ack=u+1，表示对第一连接释放请求报文的确认。这个报文的序号seq=v ，v等于服务器发送的最后一个字节序号加1.
图中标为：ACK=1, acku+1, seq=v
TCP服务器向高层应用进程通知客户请求释放TCP连接，此时客户到服务器的TCP连接断开，但服务器到客户的TCP连接还没有断开，如果服务器还有数据报文需要发送，它还可以继续发送直至完毕。这种状态称为“半关闭（helf-close）”。这个状态需要持续一段时间。客户在接收到服务器发送的“ACK”确认报文之后，进入“FIN-WAIT-2”（等待释放-2），服务器进入“CLOSE-WAIT”(关闭等待)。
（3）服务器的高层应用程序已经没有数据需要发送时，它会通知TCP可以释放连接，这时服务器向客户发送“连接释放请求报文”。这个“连接释放请求报文”的序号取决于在“半关闭”状态时，服务器是否发送过数据报文。可以假定序号为w。
图中标为：FIN=1, ACK=1, ack=u+1, seq=w.
此时服务器处于“LAST-ACK”（最终确认）状态。
（4）客户在收到"FIN"请求后，向服务器端 发送“连接释放请求确认报文”，表示对服务器“连接释放请求”的确认。
图中ACK报文记作：ACK=1, seq=u+1,ack=w+1
4.时间等待计时器的作用
为了保证TCP连接释放过程正常的记性，TCP设置了时间等待计时器（TIME-WAIT timer）。当TCP关闭一个连接时，它并不认为这个连接马上就真正地关闭。这时，客户端进入“TIME-WAIT”状态，需要再等两个最长报文寿命（MSL）时间之后，才能真正进入“CLOSE”状态。
总结：
客户端与服务器端建立连接需要三次握手，释放连接需要四次挥手。设计如此复杂的建立与释放，就是为了保证数据的可靠传输，使用确认机制检查数据是否安全和完整地到达。客户端与服务器端经过“四次挥手”之后，确认双方已经同意释放连接，客户端仍然需要采取延迟2MSL时间，确保服务器在最后阶段发送给客户端的数据，以及客户端发送给服务器的最后一个ACK报文都能正确地被接收，防止因个别报文传输错误导致连接释放失败。