一、TCP頭格式組成
為了使你更好的理解 TCP 三次握手和四次揮手過程，本小節先介紹下 TCP 頭部格式。
(1) 來源連接埠號碼和目的連接埠號碼：代表連線發起方和連線接收方
(2) 序號：在建立連線時，由電腦生產的隨機數作為初始值，透過SYN包傳給接收端主機，每發送一次數據，就累積一次該數據位元組數的大小。用來解決網路包亂序問題。
(3) 確認序號：指下一次期望收到的數據的序號，發送端收到這個確認應答以後，可以認為在這個序號以前的數據，都已經被正常接收。 用來解決網路丟包的問題
(4) 標誌位，如上圖，共6個
URG
ACK：當位元為 1 時，「確認應答」的欄位變為有效，TCP 規定除了最初建立連線時的 SYN 套件之外該位元必須設定為 1
PSH
RST：此位元為 1 時，表示 TCP 連線中出現異常必須強制斷開連線。
SYN：當位元為 1 時，表示希望建立連接，並在其「序號」的欄位進行序號初始值的設定。
FIN：該位元為 1 時，表示今後不會再有資料發送，希望斷開連線。當通訊結束希望斷開連線時，通訊雙方的主機之間就可以相互交換 FIN 位元為 1 的 TCP 段。
(5) 數據：連線需要發送的內容。
二、建立連線：三次握手
三次握手（Three-way Handshake）是 TCP 協定中用來建立連線的一個重要環節。在這過程中，客戶端和伺服器需要互相傳送三個資料包，以確保雙方的接收和傳送能力均正常，並為後續的資料傳輸指定初始化序號，從而確保資料傳輸的可靠性。
TCP 三次握手流程圖如下所示：
圖中字符詳解：
SYN：代表連線請求或接收的封包段。
seq：指傳送的第一個位元組的序號。
ACK：確認封包文段，用於回應 SYN。
ack：確認號，表示希望收到的下一個資料的第一個位元組的序號。
在 TCP 協定中，主動發起連線請求的一方稱為客戶端，而被動等待連線的一方則稱為服務端。無論是客戶端或服務端，一旦 TCP 連線成功建立，雙方都能進行資料的傳送與接收。
連線建立之初，伺服器和用戶端都處於 CLOSED 狀態。在通訊正式開始前，雙方需要分別建立自己的傳輸控制塊（TCB）。伺服器完成 TCB 建立後，會進入 LISTEN 狀態，隨時準備接收客戶端發送的連線請求。
1. 第一次握手
客戶端向服務端發送一個 SYN 封包（SYN=1），並指明客戶端的初始化序號 ISN(x)，即圖中的 seq=x，它表示本封包所傳送的資料的第一個位元組的序號。在發送 SYN 封包後，客戶端進入 SYN_SENT 狀態，表示它正在等待服務端的連線確認。
SYN_SENT 狀態解釋：當客戶端發送連線請求後，它進入 SYN_SENT 狀態，等待服務端的回應。在這個狀態下，客戶端準備好了接受服務端的連線確認。
TCP 協定規定：SYN=1 的封包是用於建立連線的請求，它不攜帶任何數據，但會消耗一個序號。這是 TCP 協定確保連線建立過程中的有序性和可靠性的一種方式。
2. 第二次握手
伺服器接收到客戶端的 SYN 封包後，會以 SYN 封包作為回應（SYN=1），並賦予自己獨特的初始化序號ISN(y)，即圖中的 seq=y。同時，伺服器將客戶端的 ISN+1 設定為確認號 ack 的值，以此確認已收到客戶端的 SYN 封包，並期待接收到的下一個資料封包的起始序號為 x+1。在此之後，伺服器會進入 SYN-RCVD 狀態，等待連線請求的進一步確認。
SYN-RCVD 狀態解析：當伺服器在收到並傳送連線請求後，會進入 SYN-RCVD 狀態，此時它正在等待初始連線請求的確認。在這個狀態下，伺服器已經準備好接受來自客戶端的進一步通訊。
TCP 協定規定：SYN=1 且 ACK=1 的封包是用於確認連線的應答，它同樣不攜帶任何數據，但透過確認號的使用，確保了連線建立過程中的有序性和可靠性。
3. 第三次握手
在收到伺服器發送的 SYN 封包後，用戶端會回應一個 ACK 封包。這個 ACK 封包將伺服器的 ISN+1 作為 ack 的值，表示用戶端已經收到了伺服器的 SYN 封包，並期待接收到的下一個資料封包的起始序號為 y+1。
同時，客戶端將自己的序號 seq 設定為 x+1，即初始序號 seq=x 增加 1。完成這些操作後，用戶端進入 ESTABLISHED 狀態，表示連線已成功建立。伺服器收到這個 ACK 封包後，也會轉入 ESTABLISHED 狀態，此時雙方連線的建立工作已全部完成。
ESTABLISHED 狀態解釋：當一個 TCP 連線進入 ESTABLISHED 狀態時，它表示連線已經打開，資料可以開始在雙方之間傳送。
三、斷開連結：四次揮手
TCP 連線的終止需要經過四次包的交換，因此被稱為四次揮手。在這四次交換中，客戶端或伺服器都可以主動發起連線的釋放動作。值得注意的是，TCP 連接是雙向的，因此四次揮手中，前兩次主要用於斷開一個方向的連接，後兩次則用於斷開另一個方向的連接。
1. 第一次揮手
客戶端首先發送一個 FIN 封包，其中包含一個序號 seq=u，表示請求連線終止。在發送完畢後，客戶端停止資料發送，並主動關閉 TCP 連線。此時，客戶端進入 FIN_WAIT_1 狀態，等待伺服器的確認。
FIN_WAIT_1 狀態解析：此狀態表示客戶端正在等待遠端 TCP 的連線中斷要求，或等待先前連線中斷要求的確認。 FIN=1 標誌著該封包段是一個連線釋放請求。而 seq=u 則代表客戶端向伺服器發送的最後一個位元組的序號。
2. 第二次揮手
服務端在收到客戶端的 FIN 封包後，會傳送一個 ACK 封包作為回應。這個 ACK 封包中，序號值設為客戶端序號值加 1，意圖確認已收到客戶端的封包。隨後，服務端進入 CLOSE_WAIT 狀態，等待本地用戶的連線中斷請求。
CLOSE_WAIT 狀態解析：在此狀態下，服務端等待來自本機使用者的連線釋放請求。 ACK 封包中的 ACK=1 表示應答，而 seq=v 則指明了服務端釋放應答報文段的首字節序號。同時，ack=u+1 表示服務端希望從第 u+1 個位元組開始接收封包段，並已成功接收了前 u 個位元組。
完成第二次揮手後，客戶端到服務端的連線已釋放，服務端不再接收客戶端數據，而客戶端也已無數據待發送。然而，服務端到客戶端的連線仍保持開啟，若服務端在此期間發送數據，客戶端仍需正常接收。此狀態將持續一段時間，直到整個 CLOSE-WAIT 狀態結束。
3. 第三次揮手
服務端在完成資料的發送後，會傳送一個連線釋放封包給客戶端。這個報文頭包含 FIN 標誌位元為 1，以及 ack 序號值為 u+1。由於在 CLOSE_WAIT 狀態期間，服務端可能又發送了一些數據，假設此時的序號為 seq=w。傳送完畢後，服務端進入 LAST_ACK 狀態，等待來自客戶端的連線中斷確認。
4. 第四次揮手
用戶端收到服務端的 FIN 封包後，會回應一個 ACK 封包，其中 ack 序號值為 w+1，同時將自己的序號加 1為 ACK 封包的 seq 序號值，即 seq=u+1。此後，客戶端進入 TIME_WAIT 狀態。
TIME_WAIT：確保遠端 TCP 收到連線中斷要求的確認狀態會持續 2MSL（最長封包壽命）的時間。在此期間， TCP 連線並未完全釋放。若在這段時間內未收到服務端的重發請求，用戶端將進入 CLOSED 狀態，並撤銷 TCB。
服務端在收到客戶端的確認 ACK 封包後，會立即進入 CLOSED 狀態，並撤銷 TCB，從而結束此次 TCP 連線。值得注意的是，服務端結束 TCP 連線的時間點通常早於客戶端。
