Linux网络总结之二-TCP协议概述
TCP协议是一款传输层协议，也是网络中最重要的一款协议。这部分我们重点探究网络传输层协议TCP协议的头部。
一 TCP固定头部结构
TCP固定头部如图所示：
16位源/目的端口号，报文来自哪个端口，要与哪个端口通信。在进行TCP通信时，客服端往往选用系统空闲的端口，而服务器往往选用处于监听状态的端口。
32位序号，在一次TCP通信中，一个传输方向上的每个字节的编号。通常系统给一个随机ISN初始序号值，报文的序号就是ISN+字节的编号。
32位确认号，响应对方发送过来的TCP报文段。通常是收到的32位序号+1。
4位头部长度，标识TCP头部有多少个4字节。
6位保留，TCP保留地址全部置0.
6位标志位，URG表示紧急指针是否有效；ACK确认号是否有效；PSH提示接收端从缓存区读数据；RST要求对方重新建立连接；SYN请求建立连接；FIN关闭连接。
16位窗口大小，TCP流量控制的手段，告知本地TCP缓冲区还能接受多少字节数据。
16位校验和，保证可靠传输，对TCP报文段报文段执行CRC算法来检验是否丢包。
16位紧急指针，用来发送紧急数据。
二TCP连接的建立与关闭
为了探究TCP连接建立的过程，我们进行以下实验：
我是在一台主机上用相同的ip和不同的端口来组成客户端与服务器的socket。所以采用抓取回环网口的包：tcpdump -i lo命令。首先启动服务器：
再启动一个客户端，观察端口状态：
这时候状态显示客户端服务器的全双工连接已经建立。
这时候抓取到的数据包显示，首先客户端主动连接服务器第一次握手：Flags为S，表示syn请求建立连接。随机序号值为seq=2568488890，该步完成后，客户端处于syn_sent服务器处于syn_rcvd。然后服务器紧接着进行确认操作第二次握手ack=2568488891，同时也发送自己的请求连接seq=1673324876，这时客户端的单向连接已经建立处于established状态，服务器仍处于syn_rcvd状态。接下来第三次握手，第3个TCP报文段输出ack=1，这是相对于第二次握手中的seq=1673324876的偏移量，此时服务器的状态也变为established。三次握手完成。
然后接着在客户端随意输入几个字符，服务器会接受到。这时的抓包信息如下：
此时，端口状态如下：
该过程客户端与服务器之间的连接依然保持。分析包信息，我们发现Flags域变为了P，即TCP头部的psh标志，它用来提醒应用程序从TCP接收缓冲区中读数据。同时length=7，它表示要读7个字符长度的数据。
最后观察断开连接的过程，首先关闭客户端，此时端口状态如下：
这是客户端发起的关闭，因为time_wait有2MSL的时间长度，所以客户端还得在time_wait状态多停留一会儿。接着看数据包信息：
先看第一次挥手：Flags域为F，表示FIN结束报文段。Seq=8，此时客户端处于FIN_WAIT_1状态，接着服务器发送确认报文段第二次挥手，因为服务器还要再发送一个结束报文段，这两个时间差很小，在数据报中第二次挥手与第三次挥手的信息一并发出，seq=1,ack=2。当第二次挥手完成时，服务器处于close_wait状态，客户端处于FIN_WAIT_2，同时第三次挥手时，服务器处于last_ack状态，客户端处于time_wait。接着客户端发起第四次挥手，整个TCP连接完全断开。我们等待2MSL之后继续观察端口如下：
一 TCP固定头部结构
TCP固定头部如图所示：
16位源/目的端口号，报文来自哪个端口，要与哪个端口通信。在进行TCP通信时，客服端往往选用系统空闲的端口，而服务器往往选用处于监听状态的端口。
32位序号，在一次TCP通信中，一个传输方向上的每个字节的编号。通常系统给一个随机ISN初始序号值，报文的序号就是ISN+字节的编号。
32位确认号，响应对方发送过来的TCP报文段。通常是收到的32位序号+1。
4位头部长度，标识TCP头部有多少个4字节。
6位保留，TCP保留地址全部置0.
6位标志位，URG表示紧急指针是否有效；ACK确认号是否有效；PSH提示接收端从缓存区读数据；RST要求对方重新建立连接；SYN请求建立连接；FIN关闭连接。
16位窗口大小，TCP流量控制的手段，告知本地TCP缓冲区还能接受多少字节数据。
16位校验和，保证可靠传输，对TCP报文段报文段执行CRC算法来检验是否丢包。
16位紧急指针，用来发送紧急数据。
二TCP连接的建立与关闭
为了探究TCP连接建立的过程，我们进行以下实验：
我是在一台主机上用相同的ip和不同的端口来组成客户端与服务器的socket。所以采用抓取回环网口的包：tcpdump -i lo命令。首先启动服务器：
再启动一个客户端，观察端口状态：
这时候状态显示客户端服务器的全双工连接已经建立。
这时候抓取到的数据包显示，首先客户端主动连接服务器第一次握手：Flags为S，表示syn请求建立连接。随机序号值为seq=2568488890，该步完成后，客户端处于syn_sent服务器处于syn_rcvd。然后服务器紧接着进行确认操作第二次握手ack=2568488891，同时也发送自己的请求连接seq=1673324876，这时客户端的单向连接已经建立处于established状态，服务器仍处于syn_rcvd状态。接下来第三次握手，第3个TCP报文段输出ack=1，这是相对于第二次握手中的seq=1673324876的偏移量，此时服务器的状态也变为established。三次握手完成。
然后接着在客户端随意输入几个字符，服务器会接受到。这时的抓包信息如下：
此时，端口状态如下：
该过程客户端与服务器之间的连接依然保持。分析包信息，我们发现Flags域变为了P，即TCP头部的psh标志，它用来提醒应用程序从TCP接收缓冲区中读数据。同时length=7，它表示要读7个字符长度的数据。
最后观察断开连接的过程，首先关闭客户端，此时端口状态如下：
这是客户端发起的关闭，因为time_wait有2MSL的时间长度，所以客户端还得在time_wait状态多停留一会儿。接着看数据包信息：
先看第一次挥手：Flags域为F，表示FIN结束报文段。Seq=8，此时客户端处于FIN_WAIT_1状态，接着服务器发送确认报文段第二次挥手，因为服务器还要再发送一个结束报文段，这两个时间差很小，在数据报中第二次挥手与第三次挥手的信息一并发出，seq=1,ack=2。当第二次挥手完成时，服务器处于close_wait状态，客户端处于FIN_WAIT_2，同时第三次挥手时，服务器处于last_ack状态，客户端处于time_wait。接着客户端发起第四次挥手，整个TCP连接完全断开。我们等待2MSL之后继续观察端口如下：
如上，我们可以得到TCP建立与关闭过程中的状态转移图如下：