一、 TCP协议
1、 TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。
2、 TCP报文格式：
1)源端口（Source Port）
2)目的端口（Destination Port）
3)序列号（Sequence Number）
该字段用来标识TCP源端设备向目的端设备发送的字节流，它表示在这个报文段中的第几个数据字节。序列号是一个32位的数。
4) 确认号（Acknowledge Number）
TCP使用32位的确认号字段标识期望收到的下一个段的第一个字节，并声明此前的所有数据已经正确无误地收到，因此，确认号应该是上次已成功收到的数据字节序列号加1。收到确认号的源计算机会知道特定的段已经被收到。确认号的字段只在ACK标志被设置时才有效。
5) 数据偏移（Data Offset）
这个4位表示TCP首部大小。由于首部可能含有选项内容，因此TCP首部的长度是不确定的。首部长度的单位是4个字节。首部长度实际上也指示了数据区在报文段中的起始偏移值。
6) 保留（Reserved）
6位0的字段，为将来定义新的用途保留。
7) 控制位，
- URG（Urgent Pointer Field Significant，紧急指针字段标志）：表示TCP包的紧急指针字段有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间齐备尽快处理这些数据。
- ACK（Acknowledgement field significant，确认字段标志）： 取1时表示应答字段有效，也即TCP应答号将包含在TCP段中，为0则反之。
- PSH（Push Function，推功能）：这个标志表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即送给应用程序，而不是在缓冲区中排队。
- RST（Reset the connection，重置连接）：这个标志表示连接复位请求，用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。
- SYN（Synchronize sequence numbers，同步序列号）：表示同步序号，用来建立连接。
- FIN（No more data from sender）：表示发送端已经发送到数据末尾，数据传送完成，发送FIN标志位的TCP段，连接将被断开。
8) 窗口（Window）
目的主机使用16位的窗口字段告诉源主机它期望每次收到的数据通的字节数。
9) 校验和（Checksum）
16位的校验和字段用于错误检查。
10) 紧急指针（Urgent Pointer）
紧急指针字段是一个可选的16位指针，指向段内的最后一个字节位置，这个字段只在URG标志被设置时才有效。
11) 选项（Option）
至少1字节的可变长字段，标识哪个选项（如果有的话）有效。
12) 填充（Padding）
这个字段中加入额外的零，以保证TCP头是32的整数倍。
二、三次握手
客户端和服务端之间开始传输数据前，需要通过三次握手建立TCP连接。
TCP三次握手的流程图：
- 客户端发送建立连接请求给服务端，SYN=1，seq=x，之后进入SYN_SEND状态。
- 服务端收到建立连接请求后，发送SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1，之后服务端进入SYN_RCVD状态。
- 客户端收到回复后，发送ACK=1,seq=x+1,ack=y+1后，之后客户端状态进入ESTABLISHED状态。
- 服务端接受到数据包后，服务端进入ESTABLISHED状态，至此TCP连接建立完。
- 连接建立完成后，客户端和服务端就可以开始交互数据
三、四次挥手
由于TCP连接是全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，
收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。
- 客户端发送FIN=1,seq=x，请求关闭连接，然后进入FIN_WAIT1状态。
- 服务端受到数据包后，回复ACK=1，seq=y,ack=x+1，并通知应用程序，然后服务端进入CLOSE_WAIT状态
- 客户端收到ack后，进入FIN_WAIT2状态，此时客户端往服务端方向的连接关闭。
- 服务端此时还可以继续发送数据给客户端，当服务端完成后续处理后，应用程序通知关闭连接，发送FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=x+1，请求关闭服务端到客户端方向连接，并进入LAST_ACK状态。
- 客户端收到数据包后，回复ACK=1，seq=x+1,ack=w+1，并进入TIME_WAIT状态，等待2MSL时间后，进入CLOSED状态，
- 服务端收到ack后，进入CLOSED状态。
- 至此，TCP连接完全关闭
四、TCP的11种状态转换
1、三次握手，绿色路径
1）客户端：CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED
2）服务端：CLOSED->LISTEN->SYN_RCVD-> ESTABLISHED
2、四次挥手，灰色路径
1）客户端：ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT-> CLOSED
2）服务端：ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK-> CLOSED
3、其他路径
1） SYN_SENT在应用关闭或超时状态变为CLOSED
2） FIN_WAIT_1->CLOSING->TIME_WAIT,客户端发送FIN后，此时收到服务端的FIN并回ACK后，状态变更为CLOSING，客户端在收到服务端的ACK后，状态变更为TIME_WAIT。
3） FIN_WAIT_1->TIME_WAIT,客户端发送FIN后，此时收到服务端发送的FIN和ACK，客户端回复ACK后，状态变更为TIME_WAIT
4） SYN_SENT->SYN_RCVD，客户端在发送SYN的同时也收到服务器端的SYN请求，即两个同时发起连接请求，那么客户端就会从SYN_SENT转换到SYN_REVD状态