一、TCP的连接建立
1、什么是面向连接
TCP属于面向连接：在发送数据之前，需要建立点到点的连接
TCP的四元组：源ip，目标ip，源端口，目标端口。可以唯一的区分和标识一条TCP的连接。
TCP和UDP的差异：
TCP：一对一；BGP（看重传输的可靠性）使用的是TCP协议
UDP：一对多；RIP，OSPF都是使用的UDP协议
连接：指的是逻辑层面的连接，本质是初始参数的约定
2、TCP的报文结构
**首部长度：**标识TCP报文头部的长度，因为存在选项字段，所以是可变长头部，最短是20个字节。
**URG：**紧急标记位，应用层定义，为1，则启用紧急指针。
**ACK：**确认标记位。为1，Acknumber=1+上一个报文的字节长度 ，则启用确认序列号字段。
**PSH：**推送标记位。为1，表示该报文不放入缓存空间，直接推送至进程。
**RST：**重置标记位。为1，表示强制断开TCP连接，不用四次挥手。
**SYN：**同步标记位。为1，表示请求建立连接，通常在三次握手的前两次用到。
FIN： 止标记位。为1，表示正常断开TCP连接，需要四次挥手。
窗口大小：进行流量控制，保障可靠性。
**校验和：**伪头部校验，校验自己的头部内容兼带数据内容，还会校验IP头部的部分字节（12个字节：32位源IP 32位目标ip 8位的保留 8位的协议号 16位的报文长度）
**序列号：**TCP是基于字节流传输的协议，这个序列号就是字节流的编号
3、TCP的三次握手
第一次握手：客户端向服务端发送请求，SYN置1，携带客户端生成seq序列号。
第二次握手：服务端向客户端回报，SYN和ACK置1，携带服务端生成的seq序列号和ack确认序列号。
第三次握手：客户端向服务端回报，携带ack确认序列号。
思考1：为什么不能使用固定的序列号？
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保证接收端数据有序接收；
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可以根据序号判断是否以前接收过该数据，用于去除重复；
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判断数据的合法性；
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序号机制结合 ACK 可以完成数据重传。
思考2：为什么序列号不从0开始？
防止黑客知道序列号后伪造数据包制造攻击
4、TCP的建立状态
客户端：
- 关闭状态：在发送SYN请求建立连接之后，进入到下一个状态；
- SYN_SENT：等待服务器返回的SYN-ACK报文，收到后进入下一个状态；
- 建立完成状态：此时客户端指向服务器的会话已经建立，所以客户端发送给服务器的最后一个ACK报文是允许携带数据的。
服务器：
- 关闭状态：当服务器应用创建一个监听的套接字之后，将进入下一个状态；
- 侦听状态：当接收到客户端发送的SYN报文之后，为TCP连接分配缓存空间，同时发送SYN-ACK报文，进入到下一个状态；
- SYN_RCVD：等待客户端返回的ACK报文，收到后进入下一个状态；
- 建立完成状态：TCP双向会话均建立完成。
在第一次握手时，若服务器没有开启listen侦听，在收到SYN报文时，会将回复报文的RST位置1，拒绝建立连接。
5、SYN泛洪攻击
SYN泛洪攻击属于DOS攻击的一种，攻击者通过伪造大量的源IP地址，向服务器发送大量的SYN包，分配缓存空间，而服务器回复SYN-ACK报文后，由于源 IP 虚假无法收到 ACK 包，致使连接资源被半开放连接占满，从而无法给正常用户提供服务。
防御方式：
①：防火墙代理
防火墙代理服务，并设置每目标IP代理阈值和每目标IP丢弃阈值。一开始，客户端正常访问服务器，达到代理阈值后，防火墙开始代理服务；达到丢弃阈值后，防火墙直接把数据包丢弃。
②：SYNcookie
服务器在收到SYN数据包后不会分配缓存空间，而是将（四元组+一个随机数）提取出来做一个hash运算，将生成的摘要值（SYNcookie）作为序列号回复给客户端，同时保存摘要值+1的数值，在进行一次hash，检验结果是否与客户端返回的Ack报文是否一致。
6、TCP建立连接为什么必须是三次握手（为什么不是四次或者两次）
三次握手相较于四次握手节省资源资源。
三次握手相较于二次握手，能够解决新旧连接造成资源混乱的问题。
二、TCP的断开连接
1、四次挥手
客户端和服务器都能主动断开连接，这里以客户端作为示例。
- 当数据快发送完时，客户端发起FIN报文时，将最后一点数据合并在FIN包中；
- 服务器回复ACK报文时，断开的是客户端指向服务器的单方面会话，此时，客户端不能给服务器发送数据，而服务器可以继续发送剩下的数据；
- 等待服务器将数据全部发送完后，再继续发送FIN报文，该报文也可以携带最后一段数据；
- 客户端回复ACK报文后，双方连接彻底断开。