TCP/IP协议是构成Internet基础的最核心协议，该协议由网络层的IP协议和传输层的TCP协议共同组成。简单来说，TCP协议负责监控传输过程中的问题，一旦发现问题，会立即发送信号请求重传，确保所有数据都能安全无误地送达目的地。而IP协议则为连接到Internet的每一台设备分配一个独特的地址。
TCP报文首部：
TCP（传输控制协议）报文首部是TCP协议的核心部分，包含了控制数据传输的关键信息。TCP报文首部的长度通常为20字节 （无选项时），但如果有选项字段，最大可扩展到60字节。以下是TCP报文首部的详细格式：
TCP报文首部格式
TCP报文首部由以下字段组成，按顺序排列：
| 字段名称 | 长度（比特） | 描述 |
|---|---|---|
| 源端口号 | 16 | 发送方的端口号，用于标识发送应用程序。 |
| 目的端口号 | 16 | 接收方的端口号，用于标识接收应用程序。 |
| 序列号（Seq） | 32 | 当前报文段数据的第一个字节的序列号，用于数据排序和重组。 |
| 确认号（Ack） | 32 | 期望收到的下一个字节的序列号，用于确认已收到的数据。 |
| 数据偏移 | 4 | TCP首部的长度（以4字节为单位），用于确定数据部分的起始位置。 |
| 保留字段 | 6 | 保留供未来使用，必须设置为0。 |
| 控制位（Flags） | 6 | 用于控制TCP连接和传输的标志位，包括URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。 |
| 窗口大小 | 16 | 接收方的接收窗口大小，用于流量控制。 |
| 校验和 | 16 | 用于校验TCP报文段（包括首部和数据）的完整性。 |
| 紧急指针 | 16 | 当URG标志位为1时有效，指示紧急数据的结束位置。 |
| 选项（可选） | 0-320 | 可选字段，用于扩展TCP功能（如最大段大小MSS、窗口缩放因子等）。 |
| 填充 | 可变 | 确保TCP首部长度是4字节的倍数。 |
控制位（Flags）详解
控制位是TCP报文首部中的重要部分，用于控制连接和传输行为。每个标志位占1比特，具体含义如下：
| 标志位 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| URG | 紧急指针有效 | 当URG=1时，表示紧急数据存在，紧急指针字段有效。 |
| ACK | 确认号有效 | 当ACK=1时，表示确认号字段有效，用于确认已收到的数据。 |
| PSH | 推送功能 | 当PSH=1时，要求接收方尽快将数据交给应用程序，而不是缓存。 |
| RST | 重置连接 | 当RST=1时，表示连接出现严重错误，需要强制断开连接。 |
| SYN | 同步序列号 | 当SYN=1时，表示请求建立连接，用于三次握手。 |
| FIN | 结束连接 | 当FIN=1时，表示发送方没有数据要发送了，用于四次挥手断开连接。 |
选项字段（可选）
选项字段用于扩展TCP功能，常见的选项包括：
-
最大段大小（MSS）：协商TCP报文段的最大长度。
-
窗口缩放因子：用于扩大窗口大小的范围。
-
时间戳：用于计算往返时间（RTT）和防止序列号回绕。
TCP报文首部示例
以下是一个TCP报文首部的示例（无选项字段）：
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 源端口号 | 目的端口号 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 序列号（Seq） |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 确认号（Ack） |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 数据偏移 | 保留 | URG | ACK | PSH | RST | SYN | FIN | 窗口大小 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 校验和 | 紧急指针 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 数据 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
TCP协议的三次握手和四次挥手：
TCP（传输控制协议）通过三次握手 建立连接，通过四次挥手断开连接，确保数据传输的可靠性。以下是详细解释：
三次握手（建立连接）
三次握手用于客户端和服务器之间建立TCP连接，确保双方都能正常收发数据。
-
第一次握手（SYN）：
-
客户端向服务器发送一个SYN（同步）报文，并随机生成一个初始序列号（Seq = x）。
-
客户端进入
SYN_SENT状态。 -
目的：客户端请求建立连接。
-
-
第二次握手（SYN + ACK）：
-
服务器收到SYN报文后，向客户端发送一个SYN + ACK报文：
-
确认客户端的SYN（ACK = x + 1）。
-
同时发送自己的SYN报文，随机生成一个初始序列号（Seq = y）。
-
-
服务器进入
SYN_RECEIVED状态。 -
目的：服务器确认客户端的请求，并发送自己的连接请求。
-
-
第三次握手（ACK）：
-
客户端收到服务器的SYN + ACK报文后，向服务器发送一个ACK（确认）报文（ACK = y + 1）。
-
客户端进入
ESTABLISHED状态。 -
服务器收到ACK报文后，也进入
ESTABLISHED状态。 -
目的：客户端确认服务器的连接请求。
-
总结：三次握手确保双方都能正常收发数据，并同步初始序列号。
四次挥手（断开连接）
四次挥手用于客户端和服务器之间断开TCP连接，确保数据传输完整。
-
第一次挥手（FIN）：
-
客户端（或服务器）发送一个FIN（结束）报文（Seq = u），表示自己没有数据要发送了。
-
发送方进入
FIN_WAIT_1状态。 -
目的：请求关闭连接。
-
-
第二次挥手（ACK）：
-
接收方收到FIN报文后，发送一个ACK报文（ACK = u + 1），确认收到关闭请求。
-
接收方进入
CLOSE_WAIT状态。 -
发送方收到ACK后，进入
FIN_WAIT_2状态。 -
目的：接收方确认关闭请求，但可能还有数据要发送。
-
-
第三次挥手（FIN）：
-
接收方完成数据发送后，发送一个FIN报文（Seq = v），表示自己也没有数据要发送了。
-
接收方进入
LAST_ACK状态。 -
目的：接收方请求关闭连接。
-
-
第四次挥手（ACK）：
-
发送方收到FIN报文后，发送一个ACK报文（ACK = v + 1），确认收到关闭请求。
-
发送方进入
TIME_WAIT状态，等待一段时间（2MSL）后关闭连接。 -
接收方收到ACK后，立即关闭连接。
-
目的：发送方确认接收方的关闭请求。
-
总结：四次挥手确保双方都能安全关闭连接，避免数据丢失。
为什么需要三次握手和四次挥手？
-
三次握手：确保双方都能正常收发数据，避免因网络延迟导致的无效连接。
-
四次挥手：确保双方都完成数据传输后再关闭连接，避免数据丢失。
示意图
三次握手
客户端 -> SYN -> 服务器
客户端 <- SYN+ACK <- 服务器
客户端 -> ACK -> 服务器四次挥手
客户端 -> FIN -> 服务器
客户端 <- ACK <- 服务器
客户端 <- FIN <- 服务器
客户端 -> ACK -> 服务器
** 注：seq** :"sequance"序列号；ack :"acknowledge"确认号；SYN :"synchronize"请求同步标志；；ACK :"acknowledge"确认标志"； FIN："Finally"结束标志。