为什么建立TCP连接需要三次握手？

原因：为了应对网络中存在的延迟的重复数组的问题

例子：

假设client发起连接的连接请求报文段在网络中没有丢失，而是在某个网络节点长时间滞留了，导致延迟到达server。本来这是一个已经失效的连接报文，但是server接收到这个连接报文之后，误认为client发起了新的连接，于是向client发送确认报文段。此时因为没有了连接的3次握手，client不会对server的确认报文作出回应，也不会向server发送数据，server就以为连接已经建立，一直在空等client的数据，这样server的这一部分网络资源就被浪费了。

另外：

基于通信方式和双全工的特性，所以在tcp连接建立时

client需要将自己的ISN序号告知对方，同时需要对方的确定。

server也需要将自己的ISN序号告知对方，同时也要对方的确定。

在上图中，server将自己的ack和发出的syn标志的告知对方ISN的合并在一次传递中，这样子节省流量。所以三次握手很合理。

为什么断开TCP连接需要进行四次握手？

TCP通信双方都可以独立关闭自己的通信通道，也就是半关闭。

client先发送FIN告知对方我已经完成数据发送了，server回复ack来确定我知道了。这样一个流程，就关闭了client的发送信息通道。但是client还可以接收。

server此时已经知道接收不到client的数据了，但是还可以给它发送数据。如果server也没有啥数据要发送给对方了，server也会以FIN标志位发送一个信息给client，client接到后，也会传递一个ack表示知道了。这样子，双方都完成了关闭。

因为TCP连接是全双工的网络协议，允许同时通信的双方同时进行数据的收发，同样也允许收发两个方向的连接被独立关闭，以避免client数据发送完毕，向server发送FIN关闭连接，而server还有发送到client的数据没有发送完毕的情况。所以关闭TCP连接需要进行四次握手，每次关闭一个方向上的连接需要FIN和ACK两次握手。

TIME_WAIT状态的意义

在TCP连接中，当被动关闭连接的一方(图中client)发送的FIN报文到达时，被动关闭连接的一方会发送ACK确认报文，并且进入TIME_WAIT状态，并且等待2MSL时间段(MSL:maximum segment life)。这么做有下述两个原因：

被动关闭连接的一方(图中的server)在一段时间内没有收到对方的ACK确认数据包，会重新发送FIN数据包，因而主动关闭连接的一方需要停留在等待状态以处理对方重新发送的FIN数据包。否则他会回应一个RST数据包给被动关闭连接的一方，使得对方莫名其妙。

在TIME_WAIT状态下，不允许应用程序在当前ip和端口上和之前通信的client(这个client的ip和端口号不变)建立一个新的连接。这样就能避免新的连接收到之前的ip和端口一致的连接残存在网络中的数据包。这也是TIME_WAIT状态的等待时间被设置为2MSL的原因，以确保网络上当前连接两个方向上尚未接收的TCP报文已经全部消失。

尤其是通信双方都可以独立关闭自己的通信通道，也就是半关闭。

client先发送FIN告知对方我已经完成数据发送了，server回复ack来确定我知道了。这样一个流程，就关闭了client的发送信息通道。但是client还可以接收。

server此时已经知道接收不到client的数据了，但是还可以给它发送数据。如果server也没有啥数据要发送给对方了，server也会以FIN标志位发送一个信息给client，client接到后，也会传递一个ack表示知道了。这样子，双方都完成了关闭。