1.为什么需要 TCP 协议？TCP 工作在哪一层？

IP 层是「不可靠」的，它不保证网络包的交付、不保证网络包的按序交付、也不保证网络包中的数据的完整性。
如果需要保障网络数据包的可靠性，那么就需要由上层（传输层）的 TCP 协议来负责。
因为 TCP 是一个工作在传输层的可靠数据传输的服务，它能确保接收端接收的网络包是无损坏、无间隔、非冗余和按序的。

OSI七层模型中每一层的作用和对应的协议

2.TCP和UDP之间的区别?

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的(在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接)、基于字节流的传输层通信协议。
特点: 传输大量的数据，速度慢。TCP连接只能是点到点、一对一的。
应用场景: http,ftp,smtp

用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)是无连接的、不可靠的（即发送数据之前不需要建立连接）。
特点: 传输少量数据，速度快。UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
应用场景: 视频通话,语音通话

3.TCP三次握手

一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂， 只简单的描述下这三次对话的简单过程：
1）第一次对话: 主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”；

2）第二次对话: 主机B向主机A发送同意连接和要求同步 （同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包 ：“可以，你什么时候发？”；

3）第三次对话: 主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”。

三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步， 经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

详细解释

TCP报文头部

其中比较重要的字段有：
1. 序号（sequence number）：Seq 序号，占 32 位，用来标识从 TCP 源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
2. 确认号（acknowledgement number）：Ack 序号，占 32 位，只有 ACK 标志位为 1 时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
3. 标志位（Flags）：共 6 个，即 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 等。

六个标志位具体含义如下：

1. URG：紧急指针（urgent pointer）有效。此标志表示TCP包的紧急指针域（后面马上就要说到）有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据；
2. ACK：确认序号有效。此标志表示应答域有效，就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中；有两个取值：0和1，为1的时候表示应答域有效，反之为0；
3. PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。这个标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓冲区中排队；
4. RST：重置连接。这个标志表示连接复位请求。用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包；
5. SYN：发起一个新连接。表示同步序号，用来建立连接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1，ACK=0；连接被响应的时候，SYN=1，ACK=1；这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发送一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来 ，就表明这台主机存在这个端口；但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描的成功表示被扫描的机器不很安全，一台安全的主机将会强制要求一个连接严格的进行TCP的三次握手；
6. FIN：释放一个连接。表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据可以传送了，发送FIN标志位的TCP数据包后，连接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。

需要注意的是：

不要将确认序号 Ack 与标志位中的 ACK 搞混了。
确认方 Ack=发起方 Seq+1，两端配对。

三次握手

第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x；然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；
第二次握手：服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段，需要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1)；同时，自己自己还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为y；服务器端将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。
完成了三次握手，客户端和服务器端就可以开始传送数据。以上就是TCP三次握手的总体介绍。

四次挥手

当客户端和服务器通过三次握手建立了TCP连接以后，当数据传送完毕，要断开TCP连接，这里就有了神秘的“四次挥手”。

第一次分手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；
第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；
第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。