TCP
TCP，提供面向連接的服務，在傳送數據之前必須先建立連接，數據傳送完成後要釋放連接。因此，TCP是一種可靠的運輸服務，但是正因爲這樣，不可避免的增加了許多的開銷，比如確認，流量控制等。對應的應用層協議主要有SMTP，Telnet，HTTP，FTP等。TCP報文首部
源端口和目的端口
計算機上的進程要和其他進程通信是要通過計算機端口的，而一個計算機端口某個時刻只能被一個進程佔用，所以通過指定源端口和目標端口，就可以知道是哪兩個進程需要通信。源端口、目標端口是用16位表示的，可推算計算機的端口個數爲2^16個
序號
佔4個字節，表示本報文段所發送數據的第一個字節的編號。在TCP連接中所傳送的字節流的每一個字節都會按順序編號。由於序列號由32位表示，所以每2^32個字節，就會出現序列號迴繞，再次從 0 開始
例如，一段報文的序號字段值是 301 ，而攜帶的數據共有100字段，顯然下一個報文段（如果還有的話）的數據序號應該從401開始；
確認號
佔4個字節，是期望收到對方下一個報文的第一個數據字節的序號
例如，B收到了A發送過來的報文，其序列號字段是501，而數據長度是200字節，這表明B正確的收到了A發送的到序號700爲止的數據。因此，B期望收到A的下一個數據序號是701，於是B在發送給A的確認報文段中把確認號置爲701
數據偏移
佔4位，它指出TCP報文的數據距離TCP報文段的起始處有多遠
保留
佔6位，保留今後使用，但目前應都爲0
緊急指針URG
當URG=1，表明緊急指針字段有效。告訴系統此報文段中有緊急數據
確認ACK
僅當ACK=1時，確認號字段纔有效。TCP規定，在連接建立後所有報文的傳輸都必須把ACK置1
推送PSH
當兩個應用進程進行交互式通信時，有時在一端的應用進程希望在鍵入一個命令後立即就能收到對方的響應，這時候就將PSH=1
復位RST
當RST=1，表明TCP連接中出現嚴重差錯，必須釋放連接，然後再重新建立連接
同步SYN
在連接建立時用來同步序號。當SYN=1，ACK=0，表明是連接請求報文，若同意連接，則響應報文中應該使SYN=1，ACK=1
終止FIN
用來釋放連接。當FIN=1，表明此報文的發送方的數據已經發送完畢，並且要求釋放
窗口
佔2字節，表示現在允許對方發送的數據量，也就是告訴對方，從本報文段的確認號開始允許對方發送的數據量，達到此值，需要ACK確認後才能再繼續傳送後面數據
檢驗和
佔2字節，校驗首部和數據這兩部分，提供額外的可靠性
緊急指針
佔2字節，指出本報文段中的緊急數據的字節數
選項
其最大長度可根據TCP首部長度進行推算。 TCP首部長度用4位表示，選項部分最長爲：(2^4-1)*4-20=40字節
TCP三次握手
最開始的時候 客戶端A 和 服務器B 都是處於CLOSED狀態。主動打開連接的爲客戶端，被動打開連接的是服務端
- TCP服務器B 進程先創建傳輸控制塊TCB，時刻準備接受客戶A 進程的連接請求，此時 服務器B 就進入了LISTEN（收聽）狀態;
- TCP客戶A 進程也是先創建傳輸控制塊TCB，然後向服務器B 發出連接請求報文，這是報文首部中的同部位SYN=1，同時選擇一個初始序列號 seq=x ，此時，TCP客戶端A 進程進入了 SYN-SENT（同步已發送）狀態。TCP規定，SYN報文段（SYN=1的報文段）不能攜帶數據，但需要消耗掉一個序號。
- TCP服務器B 收到請求報文後，如果同意連接，則發出確認報文。確認報文中應該 ACK=1，SYN=1，確認號是ack=x+1，同時也要爲自己初始化一個序列號 seq=y，此時，TCP服務器B 進程進入了SYN-RCVD（同步收到）狀態。這個報文也不能攜帶數據，但是同樣要消耗一個序號。
- TCP客戶A 進程收到確認後，還要向服務器B 給出確認。確認報文的ACK=1，ack=y+1，自己的序列號seq=x+1，此時，TCP連接建立，客戶端A 進入ESTABLISHED（已建立連接）狀態。
- 當服務器B 收到客戶端A 的確認後也進入ESTABLISHED（已建立連接）狀態，此後雙方就可以開始通信了。
爲什麼TCP客戶端A最後還要發送一次確認呢？
主要是防止已經失效的鏈接請求報文突然又傳送到了服務器B，從而產生錯誤。
爲什麼要三次握手，而不是兩次握手呢？
如果使用兩次握手建立連接，客戶端A 發送了第一個請求連接並且沒有丟失，只是因爲在網絡結點中滯留時間過長，由於TCP的客戶端A 此次沒有收到確認的報文，以爲服務器B 沒有收到，此時重新向服務器B 發送這條報文，此後客戶端A 和服務器B 經過兩次握手完成了連接欸，傳輸數據，然後關閉連接。此時此前滯留的那一次請求連接，網絡通暢了到達了服務器B ，這個報文本該是失效的，但是，兩次握手的機制將會讓客戶端A 和服務器B 再次建立連接，這將導致不必要的錯誤和資源的浪費。
如果採用的是三次握手，就算是那一次失效的報文傳送過來了，服務端B 接受到了那條失效報文並且回覆了確認報文，但是客戶端A 不會再次發出確認。由於服務器B 收不到確認，就知道客戶端A 並沒有請求連接。
TCP四次握手
數據傳輸完畢後，雙方都可釋放連接。最開始的時候，客戶端A 和服務器B 都是處於ESTABLISHED（建立）狀態，然後客戶端A 主動關閉，服務器B 被動關閉
- 客戶端A 進程發出連接釋放報文，並且停止發送數據。釋放數據報文首部，FIN=1，其序列號爲seq=u（等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1），此時，客戶端A 進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態。 TCP規定，FIN報文段即使不攜帶數據，也要消耗一個序號。
- 服務器B 收到連接釋放報文，發出確認報文，ACK=1，ack=u+1，並且帶上自己的序列號seq=v，此時，服務端B 就進入了CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP服務器B 通知高層的應用進程，客戶端A 向服務器B 的方向就釋放了，這時候處於半關閉狀態，即客戶端A 已經沒有數據要發送了，但是服務器B 若發送數據，客戶端A 依然要接受。這個狀態還要持續一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。
- 客戶端A 收到服務器B 的確認請求後，此時，客戶端A 就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態，等待服務器B 發送連接釋放報文（在這之前還需要接受服務器B 發送的最後的數據）。
- 服務器B 將最後的數據發送完畢後，就向客戶端A 發送連接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，由於在半關閉狀態，服務器B 很可能又發送了一些數據，假定此時的序列號爲seq=w，此時，服務器B 就進入了LAST-ACK（最後確認）狀態，等待客戶端A 的確認。
- 客戶端A 收到服務器B 的連接釋放報文後，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端A 就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。注意此時TCP連接還沒有釋放，必須經過2∗ *∗MSL（最長報文段壽命）的時間後，當客戶端A 撤銷相應的TCB後，才進入CLOSED狀態。
- 服務器B 只要收到了客戶端A 發出的確認，立即進入CLOSED狀態。同樣，撤銷TCB後，就結束了這次的TCP連接。可以看到，服務器B 結束TCP連接的時間要比客戶端A 早一些。
爲什麼客戶端A最後還要等待2MSL呢？
- 保證客戶端A 發送的最後一個ACK報文能夠到達服務器B，因爲這個ACK報文可能丟失，站在服務器B 的角度看來，我已經發送了FIN+ACK報文請求斷開了，客戶端A 還沒有給我回應，應該是我發送的請求斷開報文它沒有收到，於是服務器B 又會重新發送一次，而客戶端A 就能在這個2MSL時間段內收到這個重傳的報文，接着給出迴應報文，並且會重啓2MSL計時器。
- 防止類似與“三次握手”中提到了的“已經失效的連接請求報文段”出現在本連接中。客戶端A 發送完最後一個確認報文後，在這個2MSL時間中，就可以使本連接持續的時間內所產生的所有報文段都從網絡中消失。這樣新的連接中不會出現舊連接的請求報文。
爲什麼建立連接是三次握手，關閉連接確是四次揮手呢？
建立連接的時候， 服務器B 在LISTEN狀態下，收到建立連接請求的SYN報文後，把ACK和SYN放在一個報文裏發送給客戶端A。
而關閉連接時，服務器B 收到對方的FIN報文時，僅僅表示對方不再發送數據了但是還能接收數據，而自己也未必全部數據都發送給對方了，所以己方可以立即關閉，也可以發送一些數據給對方後，再發送FIN報文給對方來表示同意現在關閉連接，因此，己方ACK和FIN一般都會分開發送，從而導致多了一次。