TCP連線的建立與終止

乙個tcp連線由乙個4元組構成，它們分別是兩個ip位址，兩個埠號。即乙個tcp連線是由一對端點或套接字構成，其中通訊的每一端都由一對（ip位址，埠號）所唯一標識。

乙個tcp連線通常分為3個階段：啟動、資料傳輸和退出

tcp開啟與關閉

下圖是乙個典型的tcp連線的建立和關閉過程：

為了建立乙個tcp連線，需要完成以下步驟：

1.主動開啟者（客戶端）傳送乙個syn報文段（即乙個在tcp頭部的syn欄位位置的tcp/ip資料報），並指明自己想要連線的埠號和它的客戶端初始序列號（即為isn(c)）。通常，客戶端還會藉此傳送乙個或多個選項。客戶端傳送的這個syn報文段稱作段1。

2.伺服器也傳送自己的syn報文段作為響應，幷包含了它的初始序列號（isn(s)）。該段稱作段2。另外，為了確認客戶端的syn，伺服器將其包含的isn(c)數值加1作為返回的ack數值。因此，每傳送乙個syn，序列號就會自動加1。這樣如果出現丟失的情況,該syn段將會重傳。

3.為了確認伺服器的syn，客戶端將isn(s)的數值加1後作為返回的ack數值，這稱作段3。

通過傳送上述三個報文段就能完成乙個tcp連線的建立，通常稱為三次握手。三次握手的目的不僅在於讓通訊雙方了解乙個連線正在建立，還在於利用資料報的選項來承載特殊的資訊，交換初始序列號。

tcp協議規定通過傳送乙個fin段來發起關閉操作，只有當連線雙方都完成關閉操作後，才構成乙個完整關閉：

1. 連線的主動關閉者傳送乙個fin段指明接受者希望看到自己當前的序列號k。fin段還包含了乙個ack段用於確認對方最近一次發來的資料（記為l）。

2. 連線的被動關閉者將k的數值加1作為響應的ack值，以表明它已經成功接收到主動關閉者傳送的fin。此時，上層的應用程式會被告知連線的另一端已經提出了關閉的請求。通常，這將導致應用程式發起自己的關閉操作。接著，被動關閉者將身份轉變為主動關閉者，並傳送自己的fin。該報文段的序列號為l。

3. 為了完成連線的關閉，最後傳送的報文段還包含乙個ack用於確認上乙個fin。值得注意的是，如果出現fin丟失的情況，那麼傳送方將重新傳輸直到接收到乙個ack確認為止。

綜上所述，建立乙個tcp連線需要3個報文段，而關閉乙個tcp連線需要4個報文段。

tcp半關閉

伯克利套接字的api提供了半關閉操作，應用程式只需要呼叫shutdown()函式來代替基本的close()函式。

首先傳送的兩個報文段與tcp正常關閉完全相同：初始者傳送的fin，接著是接收者回應該fin的ack。由於接收到半關閉的一方仍能傳送資料，當接收半關閉一方完成資料傳送後，它將會傳送乙個fin來關閉本方的連線，同時向發起半關閉的應用程式發出乙個檔案尾指示。當第2個fin被確認後，整個連線完全關閉。

tcp同時開啟與關閉

乙個同時開啟過程需要交換4個報文段，比普通的三次握手增加了乙個。由於通訊雙方都扮演了客戶端與伺服器的角色，因此不能夠將任何一方稱作客戶端或伺服器。

tcp狀態轉換圖

tcp狀態轉換圖。箭頭表示因報文段傳輸、接收以及計時器超時而引發的狀態裝換。紅色粗箭頭表示典型的客戶端行為，綠色虛箭頭表示典型的伺服器行為。

初始化時，tcp從closed狀態啟動。通常根據是執行主動開啟操作還是被動開啟操作，tcp將分別快速轉換到syn_sent或listen狀態。

導向established狀態的兩種轉換與開啟乙個連線相關，從established狀態匯出的兩種轉換則用於終止乙個連線。establishted是通訊雙方傳輸資料的狀態。

fin_wait_1、fin_wait_2以及time_wait狀態用乙個方框括起來（至少是部分被括起來），稱作主動關閉。另外兩個狀態（close_wait、last_ack）被括起來，稱為被動關閉。