TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的通信協議，數據在傳輸前要建立連接，傳輸完畢后還要斷開連接。

客戶端在收發數據前要使用 connect() 函數和服務器建立連接。建立連接的目的是保證IP地址、端口、物理鏈路等正確無誤，為數據的傳輸開辟通道。

TCP建立連接時要傳輸三個數據包，俗稱三次握手（Three-way Handshaking）。可以形象的比喻為下面的對話：

• [Shake 1] 套接字A：“你好，套接字B，我這里有數據要傳送給你，建立連接吧。”
• [Shake 2] 套接字B：“好的，我這邊已準備就緒。”
• [Shake 3] 套接字A：“謝謝你受理我的請求。”

TCP數據報結構

我們先來看一下TCP數據報的結構：


帶陰影的幾個字段需要重點說明一下：
1) 序號：Seq（Sequence Number）序號占32位，用來標識從計算機A發送到計算機B的數據包的序號，計算機發送數據時對此進行標記。

2)?確認號：Ack（Acknowledge Number）確認號占32位，客戶端和服務器端都可以發送，Ack = Seq + 1。

3)?標志位：每個標志位占用1Bit，共有6個，分別為 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，具體含義如下：

• URG：緊急指針（urgent pointer）有效。
• ACK：確認序號有效。
• PSH：接收方應該盡快將這個報文交給應用層。
• RST：重置連接。
• SYN：建立一個新連接。
• FIN：斷開一個連接。

對英文字母縮寫的總結：Seq 是?Sequence 的縮寫，表示序列；Ack(ACK) 是?Acknowledge 的縮寫，表示確認；SYN 是?Synchronous 的縮寫，愿意是“同步的”，這里表示建立同步連接；FIN 是 Finish 的縮寫，表示完成。

連接的建立（三次握手）

使用 connect() 建立連接時，客戶端和服務器端會相互發送三個數據包，請看下圖：


客戶端調用?socket() 函數創建套接字后，因為沒有建立連接，所以套接字處于CLOSED狀態；服務器端調用 listen() 函數后，套接字進入LISTEN狀態，開始監聽客戶端請求。

這個時候，客戶端開始發起請求：
1) 當客戶端調用 connect() 函數后，TCP協議會組建一個數據包，并設置 SYN 標志位，表示該數據包是用來建立同步連接的。同時生成一個隨機數字 1000，填充“序號（Seq）”字段，表示該數據包的序號。完成這些工作，開始向服務器端發送數據包，客戶端就進入了SYN-SEND狀態。

2) 服務器端收到數據包，檢測到已經設置了 SYN 標志位，就知道這是客戶端發來的建立連接的“請求包”。服務器端也會組建一個數據包，并設置 SYN 和 ACK 標志位，SYN 表示該數據包用來建立連接，ACK 用來確認收到了剛才客戶端發送的數據包。

服務器生成一個隨機數 2000，填充“序號（Seq）”字段。2000 和客戶端數據包沒有關系。

服務器將客戶端數據包序號（1000）加1，得到1001，并用這個數字填充“確認號（Ack）”字段。

服務器將數據包發出，進入SYN-RECV狀態。

3) 客戶端收到數據包，檢測到已經設置了 SYN 和 ACK 標志位，就知道這是服務器發來的“確認包”。客戶端會檢測“確認號（Ack）”字段，看它的值是否為 1000+1，如果是就說明連接建立成功。

接下來，客戶端會繼續組建數據包，并設置 ACK 標志位，表示客戶端正確接收了服務器發來的“確認包”。同時，將剛才服務器發來的數據包序號（2000）加1，得到 2001，并用這個數字來填充“確認號（Ack）”字段。

客戶端將數據包發出，進入ESTABLISED狀態，表示連接已經成功建立。

4) 服務器端收到數據包，檢測到已經設置了 ACK 標志位，就知道這是客戶端發來的“確認包”。服務器會檢測“確認號（Ack）”字段，看它的值是否為 2000+1，如果是就說明連接建立成功，服務器進入ESTABLISED狀態。

至此，客戶端和服務器都進入了ESTABLISED狀態，連接建立成功，接下來就可以收發數據了。

最后的說明

三次握手的關鍵是要確認對方收到了自己的數據包，這個目標就是通過“確認號（Ack）”字段實現的。計算機會記錄下自己發送的數據包序號 Seq，待收到對方的數據包后，檢測“確認號（Ack）”字段，看Ack = Seq + 1是否成立，如果成立說明對方正確收到了自己的數據包。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的图解TCP数据报结构以及三次握手（非常详细）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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