本文部分资料和示例援引自以下书籍和博客。在此，感谢原作者的创作，以及所有译者的付出，向他们致敬。
1）《计算机网络第六版》电子工业出版社
2） http://uule.iteye.com/blog/2213562
一、TCP报文格式
上图中有几个字段需要重点介绍下：
（1）、源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个
（2）、序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从0 开始
（3）、确认号：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送发：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号是这个确认号
（4）、数据偏移：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出TCP 报文段的数据起始处距离TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节
URG：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效
（5）、ACK：表示是否前面的确认号字段是否有效。ACK=1，表示有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
（6）、PSH：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中
（7）、RST：如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
（8）、SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
（9）、FIN：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
（10）、窗口大小：表示现在充许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量
（11）、校验和：提供额外的可靠性
（12）、紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置
（13）、选项部分：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节
二、TCP三次握手
TCP (Transmission Control Protocol) 传输控制协议
TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接
位码即tcp标志位,有6种标示:
SYN(synchronous请求建立联机)
ACK(acknowledgement 同意建立连接)
PSH(push传送)
FIN(finish关闭连接)
RST(reset重置)
URG(urgent紧急)
Sequence number(顺序号码)
Acknowledge number(确认顺序号码)
ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态
需要注意的是：
（A）不要将确认序号ack与标志位中的ACK搞混了。
（B）确认方ack=发起方req+1，两端配对。
所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：
第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=j，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN-SEND状态，等待Server确认。
第二次握手：Server开始处于CLOSED状态，没有任务连接，然后被动打开，处于LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求。当Server收到来自Client的数据包后，由数据包中的SYN=1知道Client请求建立连接，然后将标志位SYN和ACK都置为1，ack（number）=j+1，随机产生一个值seq=k，并将该数据包发送给Client以确认其请求连接，Server进入SYN-RCVD状态。
第三次握手：Client收到确认包后，检查ACK是否为1，ack是否为j+1，如果正确，则将标志位ACK置为1，ack（number）=k+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ACK是否为1，ack是否为k+1，如果正确，则建立连接成功，Server和Client都进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，Server和Client之间就可以传输数据了。
SYN攻击：
在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：
#netstat -nap | grep SYN_RECV三、四次挥手
TCP连接释放过程比较复杂，我们任然结合双方状态的改变来阐明连接释放的过程。
第一次挥手：数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。现在A和B都处于ESTABLISHED状态，A的应用程序先向其TCP发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置为1，
其序号seq=u，它等于前面已经穿过的数据的最后一个字节的序号加1.这时A进入FIN-WAIT-1（终止等待）状态，等待B的确认，请注意，TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，它也消耗一个序号。
第二次挥手：B收到连接释放报文段后即发出确认，确认号是ack=u+1，而这个报文段自己的序号是V，等于B前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1.然后B就进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器进程这时应通知高层应用程序，因而从A到B这个方向的连接就释放了 ，这时的TCP连接处于半关闭（half-close）状态，即A已经没有数据要发送了，但B若要发送数据，A仍要接受。也就是说，从B到A这个方向的连接并未关闭，这个状态可能会持续一些时间。
A收到来自BD的确认后，就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待B发出的连接释放报文段
第三次挥手：若B已经没有要向A发送的数据，其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN=1。现假定B的序号为w（在半关闭状态B可能又发送了一些数据）。B还必须重复上次已发送过的确认号ack=u+1。这时B就进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A的确认。
第四次挥手：A在收到B的连接释放报文段后，必须对此发出确认。在确认报文段中ACK置为1，确认号ack=w+1，而自己的序号是seq=u+1（根据TCP标准，前面发送过的FIN报文段要消耗一个序号）。然后进入TIME-WAIT（时间等待）状态。请注意，现在TCP连接还没有释放的掉。必须经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，A才进入到CLOSE状态。时间MSL叫最长报文段寿命，RFC793建议设为2分钟。但这完全是从工程上来考虑，对于现在的网络，MSL=2分钟可能太长了一些。因此TCP允许不同的实现可根据具体情况使用情况使用更小的MSL值。因此，从A进入到TIME-WAIT状态后，要经过4分钟进入到CLOSED状态，才能开始建立下一个新的连接。当A撤销相应的传输控制块TCB后，就结束了这次的TCP连接。
来源：CSDN
作者：张应明
链接：https://blog.csdn.net/zhangym199312/article/details/78082617