TCP的首部：
TCP数据被封装在一个IP数据报中，下图中显示了TCP首部的数据格式，如果不计任选字段，他通常是20个字节。
TCP段分析：
| ①.16位源和目的端口号： | 每个TCP段：都包含 源端 和 目的端 的端口号。（用于寻找发端和收端的应用进程）。更好实现TCP分用和复用；这两个值再加上IP首部中的 源端IP地址 和 目的端IP地址，能唯一确定一个TCP连接。 有时：一个IP地址 和 一个端口号 也称为 一个 插口（socket）。 插口对（socket pair）：包含客户IP地址，客户端口号，服务器IP地址 和 服务器端口号-》 可以唯一确 定互联网络中 每个TCP连接中的双方。 |
| ②.32位序号 | 标识：从TCP发端 向 TCP收端 发送的 数据字节流位置。表示在这个报文段中的第一个数据字节。每一个字节对应一个序号。范围（0 ~ 2^32 -1）。（指的是当前报文段的一个字节的序号。） 序列号不会从0或1开始，而是建立连接时由计算机生成的一个随机数作为其初始值，通过SYN包发送给接收端主机。然后在将每转发过去的字节数累加到初始值上表示数据的位置。 |
| ③.32位确认号 | 期望收到下一个报文段的第一个字节序列。 比如：A发送一个报文段序号为 501，数据长度为200，当B接收到501 - 700报文段。则希望下一次接受的数据序号为701.。 注意：①确认号 = N，表示到N-1为止的所有数据都正确收到。 |
| ④URG ...等 |
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| ⑤16位窗口 | 占两个字节。窗口值的范围是【0，2^16 -1】之间的整数（65535）。 TCP提供一种流量控制机制。 窗口指的是：发送本报文段的一方的接收窗口，（而不是自己的发送窗口）。 窗口值：告诉对方-》从本报文段首部中的确认号算起，接收方目前允许对方发送的数据量。之所以要有这个限制，是因为接收方的数据缓存空间是有限的。总之，窗口值作为接受方让发送方设置其发送窗口的依据。 |
| ⑥校验和 | 占两个字节。 校验 覆盖了整个TCP报文段：TCP首部 和 TCP数据。 这是一个强制性的字段。一定是由发端计算和存储；并由收端进行验证。 在计算校验和时：要在TCP报文段前面加上12个字节的伪首部。 |
| ⑦4位的数据偏移 | 最大表示为 1 1 1 1（15）。其单位为4个字节。也就是15*4 = 60 |
| ⑧16位的紧急指针 | 两个字节。紧急指针仅在URG = 1时才有意义。 他指出本报文段中的紧急数据的字节数（紧急数据结束后就是普通数据）。因此紧急指针指出了紧急数据的末尾在报文段中的位置。当all紧急数据都处理完时，TCP就告诉应用程序恢复到正常操作。 值得注意的是：及时窗口为0时，也可以发送紧急数据。 |
| ⑨保留位 | 设置为0 |
三次握手和四次挥手
1.序列号seq
占四个字节，用来标记数据段的顺序，TCP把连接中发送的所有数据字节都编上了一个序号，第一个字节的编号有本地随机产生，给字节编上序号之后，就给每一个报文段指派一个序号，序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。
2.确认号
占四个字节，期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号，序列号表示报文段携带数据的第一个字节编号，而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号，因此报文段的最后一个字节的编号+1就是确认号。
3.确认ACK
占以为bit位，仅当ACK = 1，确认号字段才有效。
4.通步SYN
连接建立时用于同步序号。当SYN = 1，ACK = 0表示：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中使用SYN = 1，ACK = 1。因此SYN = 1表示一个连接请求，或连接接收报文。SYN这个标志位只有在YCP建立连接才会被设置为1，握手完成后SYN被设置为0
5.终止FIN
用来释放一个TCP连接
对服务而言，刚开始他建立套接字，执行绑定，监听函数之后处于Listen状态，等待客户端发送请求，进行相应的响应。
三次握手过程分析：
①第一次握手
建立连接时：客户端发送了SYN包到服务器，其中包含客户端的初始序号seq = x，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。（SYN = 1 , ACK = 0.表示这是一个TCP连接请求数据报文；序号seq = x，表明传输数据时的第一个数据字节的序号是x）。
②第二次握手
服务器接收到请求之后，必须确认客户的数据包。同时字节也发送了一个SYN包，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。（确认报文段：标识位SYN = 1,ACK = 1,并且含有服务器的初始序号seq（服务器）= y，以及服务器对客户端初始序号的确认号ack（服务器）= seq（客户端） + 1 = x +1）
③第三次握手
客户端接受到服务器的SYN + ACK包，向服务器发送一个序列号（seq = x +1）确认号ack(客户端)=y + 1，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTAB_LISHED（TCP连接成功状态）
常见的面试问题：
1.为什么需要三次握手，两次可以吗？或者四次，五次可以吗？
情况1.两次握手：
客户端发出SYN，客户端发出ACK。这样会导致一种情况服务器给客户端回ACK确认报文段时，发生了数据丢失，那么客户端就会进行重传。这样会导致服务器会产生多个无效连接，占用资源，导致服务器瘫痪--》“SYN的洪水攻击”。
由于网络问题，客户端发送的SYN都滞留在了中途，导致超时重传。同样服务器端会接收到很多的SYN，导致很多的无效连接。
总结：第三次握手为了防止：如果客户端迟迟没有收到服务器返回的确认报文，这时会放弃连接，重新启动一条连接请求，但问题是服务器不知道客户端没有收到，所以服务器会收到多个连接，浪费连接开销。
情况2.四次握手：
也就是将第二次握手的ACK和SYN分开发送，这样一来会导致时间效率的降低，发了多个包资源，以及多于包占用了发送和接受的缓冲区。
但是他可以成功的建立连接。
四次挥手过程分析（假设客户端为关闭主动方）
①第一次挥手：
首先，客户端发送一个FIN，请求关闭客户端到服务器的数据传输，然后等待服务器的确认。其中终止标志位FIN = 1，序列号seq = u。客户端处于FIN_WAIT_1状态。
②第二次挥手：
服务器收到这个FIN，他立即发送一个ACK确认报文段，确认ack为收到序号加1，同时发送一个自己的序号为seq = v.。服务器进入CLOSE_WAIT状态。
此时TCP服务器进程进入就通知高层应用进程，因而从客户端到服务器的连接就释放了。此时是“半关闭状态”，即客户端不可以发送数据给服务器，但服务器可以发送给客户端。
③第三次挥手：
此时如果服务器没有数据报发送给客户端，其应用程序就会通知TCP释放连接，然后服务器发送一个FIN给客户端，此时服务器处于LAST_ACK状态。
④第四次挥手
客户端收到FIN后，并发会了一个ACK确认报文段，此时服务器直接close，而客户端进入TIME_WAIT状态，等待2MSL时间。再进入CLOSE状态。
面试常问问题：
1.为什么主动关闭方最后需要2MSL的时间？
首先，2MSL（Maximum Segment LifeTime），就是最大报文生存时间，是任何报文在网络中存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。RFC 793中规定MSL为2分钟，实际应用中常用的是30秒，1分钟，2分钟等。
等待2MSL的目的是：防止最后一个ACK包对方没有收到。如果没有等待时间，发送完确认报文段就立即释放连接的话，服务器将无法重传，因此也就收不到确认，就无法按步骤进入CLOSE状态，即服务器必须收到确认后，客户端才能CLOSE。
TIME_WAIT状态时两端的端口都不能使用，要等2MSL时间结束才能继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。防止了已经失效的连接请求报文出现在连接中，在该时间内，产生的所有报文段就可以都从网络中消失。
2.为什么是四次挥手，而不是三次或者五次，六次？
双方关闭连接，要经过双方的同意。所以，首先是客户端给服务器发送FIN，要求关闭连接，服务器接收到会发送一个ACK进行确认。服务器然后在发送一个FIN，客户端发送ACK进行确认，并进入TIME_WAIT状态，等待2MSL之后自动关闭。