前面多篇相关文章已经对MQTT协议进行了一些初步的介绍，相信大家也认识到了MQTT属于应用层协议，在传输层之上，传输层采用TCP协议，所以在使用MQTT协议时必须进行一些TCP相关操作，例如使用前的建立连接和使用结束的释放连接，本章讲解一些TCP相关的基础知识，为后面的MQTT分析作铺垫。

TCP(Transmission Control Protocol)全称传输控制协议, 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

一个完整的TCP通信过程概述

       这里暂且忽略IP协议，只关心TCP。

这里假设是一个客户端和一台服务器进行一次TCP通信，在开始通信之前需要建立连接，在成功建立连接之前首先发起“三次握手”，如果顺利的话，连接就算建立了，可以开始传输数据。

因为TCP协议的特点为可靠，所以在传输时通过多种机制保障数据的可靠性。例如超时重传机制、校验和机制和丢失包的重传机制等，这些机制我们暂时不去深究，将其当作“黑盒”使用即可，你只要知道TCP协议层给你的数据不会有错就可以了。

传输完数据之后会进行连接的销毁，其中使用了“四次挥手”，来确保连接的断开。

三次握手连接建立

这里用一个故事向大家讲解三次握手的细节。

服务器==你家

客户端==快递站（快递员）

       有一天快递站收到了一个你的包裹，准备送来给你，首先快递员给你打电话，问：“你在不在家呀？（第一次握手SYN）”，你和快递员说：“我在家的，你送来吧（第二次握手SYN-ACK）”，快递员说：“好的，我来了（第三次握手ACK）”，这样你就可以准备接收快递了（连接成功建立）。

在Wireshark软件中表现如下：

       这里主要为了后面的MQTT协议通信过程分析作为铺垫，大家只要能认识到在开始一次完整的TCP通信之前都有一个“三次握手“就够了，这时为了证明TCP通信的双方状态都正常，mqtt协议的通信是基于TCP协议的，所以在开始前也会产生”三次握手“。

数据传输

       建立好了TCP连接之后就可以开始数据传输了，这里我也用一个故事的形式将传输内部细节封装起来，简单的讲述给你听，假设你是一家公司的总裁（应用层），你有一个秘书（TCP传输层），你经常需要寄文件给其他公司，因为你有秘书，所以你只需要把信写好，直接拿给秘书告诉她，我要寄给xxx，秘书就会找到xxx的地址并将信用信封包好，将地址写到信封上（填写端口、ip、序号、状态等等信息），这个过程你都不用关心，秘书（传输层）会帮你处理好的，因为你是总裁（应用层），如果快递送来一封信，秘书很贴心，她会帮你拆开，根据信封上的信息（填写端口、ip、序号、状态等等信息）告诉你是xxx寄来的，她还会替你看看信上的签名（校验和），是不是xxx寄来的，如果不是说明快递又出错了，秘书就不把信给你了，她就去找快递叫他们去找寄信给你的人从新写再一份。

       快递有时也不那么给力，可能会丢件，如果秘书发现了丢件为了不打扰你，她会直接和快递联系，叫他们去找寄信给你的人从新写再一份（丢失包的重传机制）。

       数据传输在一个完整的TCP通信中用到了很多机制来保证数据的可靠性，例如上面说的校验和机制和丢失包的重传机制，这里就不再细说了，你只需要了解在mqtt通信中，mqtt是应用层协议，TCP对于它来说只是一个秘书（传输层），秘书会去保证信会被安全送达（数据是可靠）的，秘书不会关心你的信里面写了什么（数据内容）。

四次挥手断开连接

“四次挥手”类似于“三次握手”，主要也是为了告知通信双方本次通信正常结束了，可以销毁连接相关的各类信息了，MQTT连接正常断开时也会产生4次挥手。

       当客户端需要断开连接时，它需要给服务器发送FIN标志，服务器收到后发送ACK给客户端，接着又发送一个FIN给客户端，告诉客户端：“我也要断开连接了”，客户端回复ACK标志着本次通信正常结束。

        在Wireshark软件中表现如下：