TCP 建立連接為什麽要握 3 次手？
上次已經說過，沒有協議，不成方圓，計算機之間的通信更是依賴於協議。今天就重點分析一下 TCP 協議。
傳輸控制協議 TCP 是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議，由IETF的RFC 793定義。在簡化的計算機網絡 OSI 模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，用戶數據包協議（UDP）是同一層內另一個重要的傳輸協議。
先來復習一下 OSI 的七層模型。
TCP 工作在 OSI 中的第四層——Transport 層，IP 在第三層——Network 層，ARP 在第二層——Data Link 層；在第二層上的數據，我們把它叫 Frame，在第三層上的數據叫 Packet，第四層的數據叫 Segment。 同時，我們需要知道，數據從應用層發下來，會在每一層都會加上頭部信息，進行封裝，然後再發送到數據接收端。
TCP 協議所涉及到的知識太多，沒有辦法兼顧，我主要想談談 3 次握手和 4 次揮手。TCP 的運行可以分為三個階段，建立連接、傳送數據、關閉連接。3 次握手 4 次揮手就對應著建立連接和關閉連接。
操作系統將 TCP 連接抽象為套接字表示的本地端點，作為編程接口給程序使用。在 TCP 連接的生命期內，本地端點要經歷一系列的狀態改變。我們經常會聽到面向 Socket 編程，這是後話了。
要想知道握手是怎樣進行了，我們先來看看 TCP 的報文結構。
有以下幾點需要說明
TCP 報文中沒有 IP 地址，有源端口和目的端口，IP 地址在網絡層中的 Packet 中。
Sequence Number（序號），用來標識從 TCP 發送端向 TCP 接收端發送的數據字節流，它表示在這個報文段中的的第一個數據字節在數據流中的序號；通信雙方要知道對方的初始化序號，這個號要作為以後的數據通信的序號，以保證應用層接收到的數據不會因為網絡上的傳輸的問題而亂序（TCP 會用這個序號來拼接數據）。
Acknowledgment Number（確認號）32 位確認序列號包含發送確認的一端所期望收到的下一個序號，因此，確認序號應當是上次已成功收到數據字節序號加 1。不過，只有當標誌位中的 ACK 標誌（下面介紹）為 1 時該確認序列號的字段才有效。主要用來解決不丟包的問題。
SYN，表示同步序號，用來建立連接。SYN 標誌位和 ACK 標誌位搭配使用，當連接請求的時候，SYN=1，ACK=0；連接被響應的時候，SYN=1，ACK=1。
這個標誌的數據包經常被用來進行端口掃描。掃描者發送一個只有 SYN 的數據包，如果對方主機響應了一個數據包回來 ，就表明這臺主機存在這個端口；但是由於這種掃描方式只是進行 TCP 三次握手的第一次握手，因此這種掃描的成功表示被掃描的機器不很安全，一臺安全的主機將會強制要求一個連接嚴格的進行 TCP 的三次握手。
ACK，TCP 協議規定，只有 ACK=1 時有效，也規定連接建立後所有發送的報文的 ACK 必須為 1 。
FIN，表示發送端已經達到數據末尾，也就是說雙方的數據傳送完成，沒有數據可以傳送了，發送 FIN 標誌位的 TCP 數據包後，連接將被斷開。這個標誌的數據包也經常被用於進行端口掃描。
三次握手的過程，即建立一個 TCP 連接的過程，在 Socket 編程中，這一過程由客戶端執行 connect 來觸發，整個流程如上圖所示。
第一次握手：Client 將標誌位 SYN 置為1，隨機產生一個值 seq=x，並將該數據包發送給 Server，Client 進入 SYN_SENT 狀態，等待 Server 確認。
第二次握手：Server 收到數據包後由標誌位 SYN=1 知道 Client 請求建立連接，Server 將標誌位 SYN 和 ACK 都置為1，ack=x+1，隨機產生一個值 seq=y，並將該數據包發送給 Client 以確認連接請求，Server 進入 SYN_RCVD 狀態。
第三次握手：Client 收到確認後，檢查 ack 是否為 x+1，ACK 是否為1，如果正確則將標誌位 ACK 置為1，ack=y+1，並將該數據包發送給 Server，Server 檢查 ack 是否為 y+1，ACK 是否為1，如果正確則連接建立成功，Client 和 Server 進入 ESTABLISHED 狀態，完成三次握手，隨後 Client 與 Server 之間可以開始傳輸數據了。
註意，不要搞混了 SYN、ACK 只是標誌位，seq 是序號，防止亂序，ack 是確認號，主要用來解決不丟包的問題。
四次揮手，即終止 TCP 連接，就是指斷開一個 TCP 連接時，需要客戶端和服務端總共發送4個包以確認連接的斷開。在 Socket 編程中，這一過程由客戶端或服務端任一方執行 close 來觸發。
由於 TCP 連接是全雙工的，因此，每個方向都必須要單獨進行關閉，這一原則是當一方完成數據發送任務後，發送一個 FIN 來終止這一方向的連接，收到一個 FIN 只是意味著這一方向上沒有數據流動了，即不會再收到數據了，但是在這個 TCP 連接上仍然能夠發送數據，直到對方也發送了 FIN。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方則執行被動關閉。
第一次揮手：主機1（可以使客戶端，也可以是服務器端），設置Sequence Number 和 Acknowledgment Number，向主機2發送一個FIN報文段；此時，主機1進入FIN_WAIT_1狀態；這表示主機1沒有數據要發送給主機2了；
第二次揮手：主機2收到了主機1發送的FIN報文段，向主機1回一個ACK報文段，Acknowledgment Number為Sequence Number加1；主機1進入FIN_WAIT_2狀態；主機2告訴主機1，我“同意”你的關閉請求；
第三次揮手：主機2向主機1發送FIN報文段，請求關閉連接，同時主機2進入LAST_ACK狀態；
第四次揮手：主機1收到主機2發送的FIN報文段，向主機2發送ACK報文段，然後主機1進入TIME_WAIT狀態；主機2收到主機1的ACK報文段以後，就關閉連接；此時，主機1等待2MSL後依然沒有收到回復，則證明 Server 端已正常關閉，那好，主機1也可以關閉連接了。
為什麽建立連接需要 3 次握手 ？
因為，TCP 協議要保證兩端數據的可靠傳輸，最少就要采取 3 次交互。三次是保證雙方互相明確對方能收能發的最低值。下面有個生活中的例子可以感受一下。
TCP之所以使用三次握手，完全是一種為了解決“兩軍問題”所采用的折衷的設計。所謂“兩軍問題”，就是紅軍想告訴藍軍明天下午一起對敵開火，那麽紅軍會派信使 1 號跑過去告訴藍軍，藍軍收到消息再派信使 2 號告訴紅軍收到，註意，這時藍軍並不知道紅軍是否收到藍軍的回復。因此需要紅軍收到回復再派信使 3 號告訴藍軍收到回復，而此時紅軍也不知道藍軍是否收到回復，因此藍軍收到信使 3 號的消息再派信使 4 號…
還有一個秒懂例子，看到這個真的笑死我了。但是這個例子不嚴謹哦，權當一樂就好。
三次握手：
“餵，你聽得到嗎？”
“我聽得到呀，你聽得到我嗎？”
“我能聽到你，今天balabala……”
兩次握手：
“餵，你聽得到嗎？”
“我聽得到呀”
“餵餵，你聽得到嗎？”
“草，我聽得到呀！！！！”
“你TM能不能聽到我講話啊！！餵！”
“……”
四次握手：
“餵，你聽得到嗎？”
“我聽得到呀，你聽得到我嗎？”
“我能聽到你，你能聽到我嗎？”
“……不想跟傻逼說話”
所以說，握手次數要保持剛剛好，2 次不夠，4 次多了。
SYN 攻擊
SYN 攻擊指的是，攻擊客戶端在短時間內偽造大量不存在的 IP 地址，向服務器不斷地發送 SYN 包，服務器回復確認包，並等待客戶的確認。由於源地址是不存在的，服務器需要不斷的重發直至超時，這些偽造的 SYN 包將長時間占用未連接隊列，正常的 SYN 請求被丟棄，導致目標系統運行緩慢，嚴重者會引起網絡堵塞甚至系統癱瘓。SYN 攻擊是一種典型的 DoS/DDoS 攻擊。
檢測 SYN 攻擊非常的方便，當你在服務器上看到大量的半連接狀態時，特別是源IP地址是隨機的，基本上可以斷定這是一次SYN攻擊。
如何防禦 SYN 攻擊 ？
SYN 攻擊不能完全被阻止，除非將 TCP 協議重新設計。我們所做的是盡可能的減輕 SYN 攻擊的危害，常見的防禦 SYN 攻擊的方法有如下幾種：
縮短超時（SYN Timeout）時間
增加最大半連接數
過濾網關防護
SYN cookies 技術
TCP 建立連接為什麽要握 3 次手？