TCP报文格式
源端口号和目的端口号
用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上ip首部源端ip地址和目的端ip地址唯一确定一个tcp连接。
序号字段
序号用来标识从T C P发端向T C P收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则 T C P用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数，序号到达2^32-1后又从0开始。 当建立一个新的连接时，SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN（Initial SequenceNumber）。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1，因为SYN标志消耗了一个序号
确认序号
既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加 1。只有ACK标志为 1时确认序号字段才有效。发送ACK无需任何代价，因为 32 bit的确认序号字段和A C K标志一样，总是T C P首部的一部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置，ACK标志也总是被设置为1。TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
首部长度
首部长度给出首部中32 bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4 bit，因此T C P最多有60字节的首部。然而，没有任选字段，正常的长度是20字节。
标志字段
在TCP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1.
- URG紧急指针（urgent pointer）有效
- ACK确认序号有效
- PSH接收方应该尽快将这个报文段交给应用层
- RST重建连接
- SYN同步序号用来发起一个连接
- FIN发端完成发送任务
窗口大小
TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值， 这个值是接收端期望接收的字节。窗口大小是一个 16 bit字段，因而窗口大小最大为 65535字节。
检验和
检验和覆盖了整个的TCP报文段：TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段，一定是由发端计算和存储，并由收端进行验证。
紧急指针
只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。
选项
最常见的可选字段是最长报文大小，又称为 MSS (Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置 S Y N标志的那个段）中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。
三次握手
- 第一次握手：客户端要向服务端发起连接请求，首先客户端随机生成一个起始序列号ISN(比如是100)，那客户端向服务端发送的报文段包含SYN标志位(也就是SYN=1)，序列号seq=100。
- 第二次握手：服务端收到客户端发过来的报文后，发现SYN=1，知道这是一个连接请求，于是将客户端的起始序列号100存起来，并且随机生成一个服务端的起始序列号(比如是300)。然后给客户端回复一段报文，回复报文包含SYN和ACK标志(也就是SYN=1,ACK=1)、序列号seq=300、确认号ack=101(客户端发过来的序列号+1)。
- 第三次握手：客户端收到服务端的回复后发现ACK=1并且ack=101,于是知道服务端已经收到了序列号为100的那段报文；同时发现ACK=1，知道了服务端同意了这次连接，于是就将服务端的序列号300给存下来。然后客户端再回复一段报文给服务端，报文包含ACK标志位(ACK=1)、ack=301(服务端序列号+1)、seq=101(第一次握手时发送报文是占据一个序列号的，所以这次seq就从101开始，需要注意的是不携带数据的ACK报文是不占据序列号的，所以后面第一次正式发送数据时seq还是101)。当服务端收到报文后发现ACK=1并且ack=301，就知道客户端收到序列号为300的报文了，就这样客户端和服务端通过TCP建立了连接。
四次挥手
比如客户端初始化的序列号ISA=100，服务端初始化的序列号ISA=300。TCP连接成功后客户端总共发送了1000个字节的数据，服务端在客户端发FIN报文前总共回复了2000个字节的数据。
- 第一次挥手：当客户端的数据都传输完成后，客户端向服务端发出连接释放报文(当然数据没发完时也可以发送连接释放报文并停止发送数据)，释放连接报文包含FIN标志位(FIN=1)、序列号seq=1101(100+1+1000，其中的1是建立连接时占的一个序列号)。需要注意的是客户端发出FIN报文段后只是不能发数据了，但是还可以正常收数据；另外FIN报文段即使不携带数据也要占据一个序列号。
- 第二次挥手：服务端收到客户端发的FIN报文后给客户端回复确认报文，确认报文包含ACK标志位(ACK=1)、确认号ack=1102(客户端FIN报文序列号1101+1)、序列号seq=2300(300+2000)。此时服务端处于关闭等待状态，而不是立马给客户端发FIN报文，这个状态还要持续一段时间，因为服务端可能还有数据没发完。
- 第三次挥手：服务端将最后数据(比如50个字节)发送完毕后就向客户端发出连接释放报文，报文包含FIN和ACK标志位(FIN=1,ACK=1)、确认号和第二次挥手一样ack=1102、序列号seq=2350(2300+50)。
- 第四次挥手：客户端收到服务端发的FIN报文后，向服务端发出确认报文，确认报文包含ACK标志位(ACK=1)、确认号ack=2351、序列号seq=1102。注意客户端发出确认报文后不是立马释放TCP连接，而是要经过2MSL(最长报文段寿命的2倍时长)后才释放TCP连接。而服务端一旦收到客户端发出的确认报文就会立马释放TCP连接，所以服务端结束TCP连接的时间要比客户端早一些
为什么TCP连接的时候是3次？2次不可以吗？
因为需要考虑连接时丢包的问题，如果只握手2次，第二次握手时如果服务端发给客户端的确认报文段丢失，此时服务端已经准备好了收发数(可以理解服务端已经连接成功)据，而客户端一直没收到服务端的确认报文，所以客户端就不知道服务端是否已经准备好了(可以理解为客户端未连接成功)，这种情况下客户端不会给服务端发数据，也会忽略服务端发过来的数据。 如果是三次握手，即便发生丢包也不会有问题，比如如果第三次握手客户端发的确认ack报文丢失，服务端在一段时间内没有收到确认ack报文的话就会重新进行第二次握手，也就是服务端会重发SYN报文段，客户端收到重发的报文段后会再次给服务端发送确认ack报文
为什么TCP连接的时候是3次，关闭的时候却是4次？
因为只有在客户端和服务端都没有数据要发送的时候才能断开TCP。而客户端发出FIN报文时只能保证客户端没有数据发了，服务端还有没有数据发客户端是不知道的。而服务端收到客户端的FIN报文后只能先回复客户端一个确认报文来告诉客户端我服务端已经收到你的FIN报文了，但我服务端还有一些数据没发完，等这些数据发完了服务端才能给客户端发FIN报文(所以不能一次性将确认报文和FIN报文发给客户端，就是这里多出来了一次)
为什么客户端发出第四次挥手的确认报文后要等2MSL的时间才能释放TCP连接？
这里同样是要考虑丢包的问题，如果第四次挥手的报文丢失，服务端没收到确认 ack报文就会重发第三次挥手的报文，这样报文一去一回 长时间就是2MSL，所以需要等这么长时间来确认服务端确实已经收到了。
- MSL：Maximum Segment Lifetime 最长报文段寿命, 它是任何报文在网络上存在的最长时间, 超过这个时间段的报文将被丢弃
如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
TCP设有一个保活计时器，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
以下是保活计时器的相关配置参数：
- TCP_KEEPIDLE（Keepalive Idle） ：表示连接空闲多长时间后开始发送保活探测报文段。通常默认值为7200秒（2小时）。
- TCP_KEEPINTVL（Keepalive Interval） ：表示发送保活探测报文段的时间间隔。通常默认值为75秒。
- TCP_KEEPCNT（Keepalive Count） ：表示发送保活探测报文段的最大次数。如果在一定次数内没有收到对方的响应，则认为连接已经断开。通常默认值为9次。
这些参数的具体配置方式可能因操作系统而异。在Linux系统中，可以使用sysctl命令来配置TCP的保活参数。例如，要将TCP_KEEPIDLE设置为3600秒（1小时），可以执行以下命令：
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time=3600
同样地，要更改TCP_KEEPINTVL和TCP_KEEPCNT的值，可以使用类似的方法，并将相应的参数替换为net.ipv4.tcp_keepalive_intvl和net.ipv4.tcp_keepalive_probes。
