1. TCP/IP 原理

TCP/IP 協議不是 TCP 和 IP 這兩個協議的合稱，而是指因特網整個 TCP/IP 協議族。從協議分層模型方面來講，TCP/IP 由四個層次組成：網絡接口層、網絡層、傳輸層、應用層。

1.1 網絡 訪問層(Network Access Layer)

網絡訪問層(Network Access Layer)在 TCP/IP 參考模型中並沒有詳細描述，只是指出主機必須使用某種協議與網絡相連。

1.2. 網絡層(Internet Layer)

網絡層(Internet Layer)是整個體系結構的關鍵部分，其功能是使主機可以把分組發往任何網絡，並使分組獨立地傳向目標。這些分組可能經由不同的網絡，到達的順序和發送的順序也可能不同。高層如果需要順序收發，那麼就必須自行處理對分組的排序。互聯網層使用因特網協議(IP，Internet Protocol)。

1.3. 傳輸層(Tramsport Layer-TCP/UDP)

傳輸層(Tramsport Layer)使源端和目的端機器上的對等實體可以進行會話。在這一層定義了兩個端到端的協議：傳輸控制協議(TCP，Transmission Control Protocol)和用戶數據報協議(UDP，User Datagram Protocol)。TCP 是面向連接的協議，它提供可靠的報文傳輸和對上層應用的連接服務。為此，除了基本的數據傳輸外，它還有可靠性保證、流量控制、多路複用、優先權和安全性控制等功能。UDP 是面向無連接的不可靠傳輸的協議，主要用於不需要 TCP 的排序和流量控制等功能的應用程序。

1.4. 應用層(Application Layer)

應用層(Application Layer)包含所有的高層協議，包括：虛擬終端協議(TELNET，TELecommunications NETwork)、文件傳輸協議(FTP，File Transfer Protocol)、電子郵件傳輸協議(SMTP，Simple Mail Transfer Protocol)、域名服務(DNS，Domain Name Service)、網上新聞傳輸協議(NNTP，Net News Transfer Protocol)和超文本傳送協議(HTTP，HyperText Transfer Protocol)等。

2. TCP 三次握手/ 四次揮手

TCP 在傳輸之前會進行三次溝通，一般稱為“三次握手”，傳完數據斷開的時候要進行四次溝通，一般稱為“四次揮手”。

2.1. 數據包說明

1. 源端口號（ 16 位）：它（連同源主機 IP 地址）標識源主機的一個應用進程。
2. 目的端口號（ 16 位）：它（連同目的主機 IP 地址）標識目的主機的一個應用進程。這兩個值加上 IP 報頭中的源主機 IP 地址和目的主機 IP 地址唯一確定一個 TCP 連接。
3. 順序號 seq（ 32 位）：用來標識從 TCP 源端向 TCP 目的端發送的數據字節流，它表示在這個報文段中的第一個數據字節的順序號。如果將字節流看作在兩個應用程序間的單向流動，則TCP 用順序號對每個字節進行計數。序號是 32bit 的無符號數，序號到達 2 的 32 次方 － 1 後又從 0 開始。當建立一個新的連接時， SYN 標誌變 1 ，順序號字段包含由這個主機選擇的該連接的初始順序號 ISN （ Initial Sequence Number ）。
4. 確認號 ack（ 32 位）：包含發送確認的一端所期望收到的下一個順序號。因此，確認序號應當是上次已成功收到數據字節順序號加 1 。只有 ACK 標誌為 1 時確認序號字段才有效。 TCP 為應用層提供全雙工服務，這意味數據能在兩個方向上獨立地進行傳輸。因此，連接的每一端必須保持每個方向上的傳輸數據順序號。
5. TCP 報頭長度（ 4 位）：給出報頭中 32bit 字的數目，它實際上指明數據從哪裡開始。需要這個值是因為任選字段的長度是可變的。這個字段佔 4bit ，因此 TCP 最多有 60 字節的首部。然而，沒有任選字段，正常的長度是 20 字節。
6. 保留位（ 6 位）：保留給將來使用，目前必須置為 0 。
7. 控制位（ control flags ， 6 位）：在 TCP 報頭中有 6 個標誌比特，它們中的多個可同時被設置為 1 。依次為：

 URG ：為 1 表示緊急指針有效，為 0 則忽略緊急指針值。

 ACK ：為 1 表示確認號有效，為 0 表示報文中不包含確認信息，忽略確認號字段。

 PSH ：為 1 表示是帶有 PUSH 標誌的數據，指示接收方應該儘快將這個報文段交給應用層而不用等待緩衝區裝滿。

 RST ：用於復位由於主機崩潰或其他原因而出現錯誤的連接。它還可以用於拒絕非法的報文段和拒絕連接請求。一般情況下，如果收到一個 RST 為1 的報文，那麼一定發生了某些問題。

 SYN ：同步序號，為 1 表示連接請求，用於建立連接和使順序號同步（ synchronize ）。

 FIN ：用於釋放連接，為 1 表示發送方已經沒有數據發送了，即關閉本方數據流。

8.窗口大小（ 16 位）：數據字節數，表示從確認號開始，本報文的源方可以接收的字節數，即源方接收窗口大小。窗口大小是一個 16bit 字段，因而窗口大小最大為 65535 字節。

9.校驗和（ 16 位）：此校驗和是對整個的 TCP 報文段，包括 TCP 頭部和 TCP 數據，以 16 位字進行計算所得。這是一個強制性的字段，一定是由發送端計算和存儲，並由接收端進行驗證。

10.緊急指針（ 16 位）：只有當 URG 標誌置 1 時緊急指針才有效。TCP 的緊急方式是發送端向另一端發送緊急數據的一種方式。

11.選項：最常見的可選字段是最長報文大小，又稱為 MSS(Maximum Segment Size) 。每個連接方通常都在通信的第一個報文段（為建立連接而設置 SYN 標誌的那個段）中指明這個選項，它指明本端所能接收的最大長度的報文段。選項長度不一定是 32 位字的整數倍，所以要加填充位，使得報頭長度成為整字數。

12.數據： TCP 報文段中的數據部分是可選的。在一個連接建立和一個連接終止時，雙方交換的報文段僅有 TCP 首部。如果一方沒有數據要發送，也使用沒有任何數據的首部來確認收到的數據。在處理超時的許多情況中，也會發送不帶任何數據的報文段。

2.2. 三次握手

第一次握手：主機 A 發送位碼為 syn＝1,隨機產生 seq number=1234567 的數據包到服務器，主機 B由 SYN=1 知道，A 要求建立聯機；

第二次握手：主機 B 收到請求後要確認聯機 信息，向 A 發 送 ack number=( 主機 A 的seq+1),syn=1,ack=1,隨機產生 seq=7654321 的包

第三次握手：主機 A 收到後檢查 ack number 是否正確，即第一次發送的 seq number+1,以及位碼ack 是否為 1，若正確，主機 A 會再發送 ack number=(主機 B 的 seq+1),ack=1，主機 B 收到後確認seq 值與 ack=1 則連接建立成功。

2.3. 四次揮手

TCP 建立連接要進行三次握手，而斷開連接要進行四次。這是由於 TCP 的半關閉造成的。因為 TCP 連接是全雙工的(即數據可在兩個方向上同時傳遞)所以進行關閉時每個方向上都要單獨進行關閉。這個單方向的關閉就叫半關閉。當一方完成它的數據發送任務，就發送一個 FIN 來向另一方通告將要終止個方向的連接。

1） 關閉客戶端到服務器的連接：首先客戶端 A 發送一個 FIN，用來關閉客戶到服務器的數據傳送，然後等待服務器的確認。其中終止標誌位 FIN=1，序列號 seq=u

2） 服務器收到這個 FIN，它發回一個 ACK，確認號 ack 為收到的序號加 1。

3） 關閉服務器到客戶端的連接：也是發送一個 FIN 給客戶端。

4） 客戶段收到 FIN 後，併發回一個 ACK 報文確認，並將確認序號 seq 設置為收到序號加 1。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。