一、TCP 简介

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接、可靠的传输层协议。

TCP 的主要特点：

• 面向连接
• 可靠传输
• 字节流传输
• 全双工通信
• 拥塞控制

TCP 通信过程主要包括：

1. 建立连接（三次握手）
2. 数据传输
3. 断开连接（四次挥手）

二、为什么需要三次握手？

TCP 是可靠通信协议，通信双方在传输数据之前，需要确认：

1. 双方的发送能力是否正常
2. 双方的接收能力是否正常
3. 初始序列号是否同步

因此 TCP 在正式传输数据前，需要通过三次握手建立连接。

三、TCP 三次握手过程

TCP 三次握手过程如下：

第一次握手

客户端发送 SYN

客户端向服务器发送 SYN 报文：

SYN = 1 Seq = x

表示：

客户端请求建立连接，并告诉服务器自己的初始序列号。

状态变化：

客户端：

CLOSED -> SYN_SENT

服务器：

LISTEN

第二次握手

服务器回复 SYN + ACK

服务器收到客户端 SYN 后：

1. 回复确认 ACK
2. 同时发送自己的 SYN

报文：

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

含义：

• Ack = x + 1表示已经收到客户端 SYN
• Seq = y表示服务器自己的初始序列号

状态变化：

服务器：

LISTEN -> SYN_RCVD

第三次握手

客户端发送 ACK

客户端收到服务器 SYN+ACK 后：

发送确认报文：

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

表示：

已经收到服务器的 SYN，可以开始通信。

状态变化：

客户端：

SYN_SENT -> ESTABLISHED

服务器收到 ACK 后：

SYN_RCVD -> ESTABLISHED

此时 TCP 连接建立完成。

四、为什么是三次握手？两次可以吗？

两次握手的问题

假设只有两次：

服务器收到 SYN 后认为连接建立。

但是：

如果客户端发送的 SYN 因网络延迟没有到达，而之后重新发送旧 SYN：

服务器可能误认为：

客户端又发起了一次新的连接。

导致资源浪费。

三次握手可以让双方确认：

• 防止历史连接
• 客户端发送能力正常
• 服务端发送能力正常
• 服务端接收能力正常
• 客户端接收能力正常

保证双方状态同步。

五、三次握手过程中可能出现的问题

SYN 洪泛攻击（SYN Flood）

攻击者发送大量 SYN 请求：

客户端 ---- SYN ----> 服务器

服务器回复 SYN+ACK 后等待 ACK。

但是攻击者不发送 ACK。

导致：

• 半连接队列占满
• 正常用户无法连接

解决方法：

• 增大TCP半连接队列
• 开启SYN Cookie
• 限制连接数量
• 调大netdev_max_backlog

六、TCP 三次握手状态变化

客户端：

CLOSED -> SYN_SENT -> ESTABLISHED

服务器：

LISTEN -> SYN_RCVD -> ESTABLISHED

七、面试常见问题

1. 为什么需要三次握手？

答案：

TCP 三次握手主要用于确认双方的发送和接收能力，同时同步双方的初始序列号，保证后续数据可靠传输。

2. 第三次握手可以携带数据吗？

可以。

客户端发送 ACK 时可以携带数据。

但是通常不会立即发送业务数据，而是连接建立后再传输。

3. 服务端收到 SYN 后处于什么状态？

收到第一次握手：

LISTEN -> SYN_RCVD

4. SYN 和 ACK 分别表示什么？

总结

TCP 三次握手是 TCP 建立可靠连接的重要机制。

整个过程：

第一次： 客户端发送 SYN 第二次： 服务器发送 SYN+ACK 第三次： 客户端发送 ACK

通过三次握手，TCP 完成：

• 连接建立
• 序列号同步
• 双方状态确认

这是计算机网络中非常重要的基础知识，也是 C/C++ 后端、网络编程岗位面试中的高频考点。