我们都知道TCP连接的建立需要经历三次握手，为什么需要握三次手？握手的过程又是什么样的呢？

在探讨这些问题之前，我们需要先来了解TCP和IP的封装结构。

TCP和IP的封装结构

IP数据包由TCP数据、TCP头部和IP头部组成。其中IP头部和TCP头部分别占用20个字节， TCP头部和TCP数据合称为TCP报文段；TCP报文段和IP头部我们合称为IP数据包。

TCP头部的组成

TCP头部由16位源端口号和16位目的端口号组成(1字节=8位，即2进制中的8个1或者0)；接下来是32位的TCP序号，即TCP Sequence number；再接下来是32位的ACK确认序号，上文中提到IP头部和TCP头部分别占用20个字节，TCP序号和ACK序号各占了4个字节，余下字节分别是4位头部长度、6位保留位、6位标志位，16位窗口大小；最后是16位校验和与16位紧急指针。

TCP的6个标志位

TCP的6个标志位依次是URG、ACK、PSH、RST、SYN和FIN。在TCP的头部，这6个标志位会显示为0或者1，如果出现1，表示TCP包含这层标志的属性。

URG表示紧急指针(urgent pointer)的有效标志位，如果该位置为1，则TCP头部的16位紧急指针内容生效；

ACK的标志位为1，表示这是一个确认包，同时意味32位的确认序号生效；

PSH标志位如果为1，则要求TCP立即将TCP数据转送到应用层，不在缓存区做任何停留；

RST标志位在TCP连接关闭时使用，表示连接重置；

SYN在连接建立的过程中使用，表示同步序号用来发起连接；

FIN在TCP连接关闭时使用，表示发送端完成发送任务，准备断开连接。

TCP连接的建立过程

TCP连接的建立过程需经历三个步骤，每一步同时连通发送端与接收端，就像两个人同时握手一样，因此该过程也被大家形象地称为三次握手。

三次握手如何进行？

第一次握手：请求端发出一个SYN段，指明客户打算连接的服务器端口以及初始序号即ISN；TCP的初始序号由TCP自己生成，之后所有TCP的序号都会基于ISN来计算，而我们通过Wireshark之类的软件看到SYN段的TCP序号为0，为方便识别，软件把绝对序号换成了相对序号；

第二次握手：服务端发出包含初始序号的SYN，表示回答，同时将确认序号设定为客户端的ISN+1以对客户的SYN报文进行确认，一个SYN将占用一个序号；

第三次握手：客户必须将确认序号设置为服务器端的ISN+1，以对服务器端的SYN报文进行确认。

经过这三次握手，报文段顺利完成连接的建立。

TCP连接的状态变迁

三次握手的过程中，TCP的状态一直在变化：

连接未建立时：双方都处于listen状态；

第一次握手时：请求端准备发起连接的时候，自身端口会变成主动打开的状态(Active Open)，此时请求端为SYN_SENT状态，当SYN到达服务器端时，服务端的端口从监听状态进入Passive Open状态(即被动打开状态)，此时服务器端为SYN_RCVD状态；

第二次握手时：请求端收到服务器端的SYN、SYN-ACK以后，变成ESTABLISHED状态；

第三次握手时：请求端认为连接已经完成，发出最后的ACK，当服务器端收到ACK以后，也进入ESTABLISHED状态，至此三次握手正式完成。

为什么要进行第三次握手？

在TCP第三次握手过程中，如果服务器发送SYN_ACK，请求端不发出最后的ACK，那么服务端的TCP连接将无法完成。

网络传输经常存在延时情况，在传输过程中，请求端(客户端)发起了SYN的建连请求，服务器端直接创建该连接给客户端，但由于网络传输原因丢失，请求端无法收到服务器端返回的数据包。此时请求端可能设置了超时时间，时间一到就关闭建连请求，并重新发出。如果没有第三次握手告诉服务器端，请求端已经收到服务器端传输的数据，服务器端对请求端的接收情况将一无所知；此外，还有一种情况，服务器端收到了请求端发出的某些失效的请求信息，误认为是有效请求并接收。

以上两种情况就需要第三次握手来进行确认，让请求端和服务器端及时察觉网络等问题导致的建连失败，减少服务器开销和接收失效请求发生的错误情况。

6分钟get三次握手原理

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