TCP 三次握手与四次挥手的原理是什么？

TCP 连接的建立和终止是保证网络传输可靠性的关键机制。以下是详细过程。

TCP 三次握手（Connection Establishment）

三次握手用于创建 TCP 连接，确保双方的发送和接收能力正常。步骤依次为：

1. 第一次握手（SYN SENT）：
   客户端发送 SYN 报文给服务端，其中 SYN 标志位设为 1，并携带一个随机生成的初始序列号（Seq = x）。客户端进入 SYN_SENT 状态，表示已发送连接请求。示例报文：

   SYN=1, Seq=x
   

2. 第二次握手（SYN RECV）：
   服务端收到 SYN 报文后，回复 SYN + ACK 报文。将 ACK 标志位设为 1（Ack = x + 1 表示确认客户端序列号），SYN 标志位设为 1，并携带自己的初始序列号（Seq = y）。服务端进入 SYN_RECV 状态。整个过程确认了服务端的发送/接收能力和客户端的接收能力。

3. 第三次握手（ESTABLISHED）：
   客户端返回 ACK 报文给服务端。将 ACK 标志位设为 1（Ack = y + 1），Seq 字段更新为 x + 1。双方成功进入 ESTABLISHED 状态，连接建立完成。示例报文：

   ACK=1, Ack=y+1, Seq=x+1
   

   需要三次握手的原因：防止失效的旧连接请求占用资源（如网络阻塞后迟滞的请求），并确保双向通信能力。

TCP 四次挥手（Connection Termination）

四次挥手用于关闭连接，因双方可能处于半关闭状态（如单方面有残余数据）。步骤依次为：

1. 第一次挥手（FIN WAIT-1）：
   客户端发送 FIN 报文给服务端，表示已无数据发送（但未关闭接收）。序列号如 Seq = m。客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

2. 第二次挥手（CLOSE WAIT）：
   服务端回复 ACK 报文确认收到（Ack = m + 1），自身进入 CLOSE_WAIT 状态。客户端接收到后进入 FIN_WAIT_2 状态，继续等待服务端的最终关闭信号。

3. 第三次挥手（LAST ACK）：
   服务端在确认无剩余数据后发送 FIN 报文给客户端。携带 Seq，如 Seq = n。服务端进入 LAST_ACK 状态，表示等待客户端的最终确认。示例报文：

   FIN=1, Seq=n, Ack=m+1
   

4. 第四次挥手（CLOSED）：
   客户端回复 ACK 报文（Ack = n + 1），并进入 TIME_WAIT 状态以防丢包重传；服务端收到后正式关闭进入 CLOSED 状态。整个终止过程释放资源。

   需要四次挥手的原因：因 TCP 是全双工通信，关闭连接时需双方各自确认无残留数据并同步状态。

在总结中，三次握手确保初始同步可靠，而四次挥手保障结束阶段数据完整传输。