tcp 提供一種面向連線的、可靠的位元組流服務
在乙個 tcp 連線中，僅有兩方進行彼此通訊。廣播和多播不能用於 tcp
tcp 使用校驗和，確認和重傳機制來保證可靠傳輸
tcp 給資料分節進行排序，並使用累積確認保證資料的順序不變和非重複
tcp 使用滑動視窗機制來實現流量控制，通過動態改變視窗的大小進行擁塞控制
注意：tcp 並不能保證資料一定會被對方接收到，因為這是不可能的。tcp 能夠做到的是，如果有可能，就把資料遞送到接收方，否則就（通過放棄重傳並且中斷連線這一手段）通知使用者。因此準確說 tcp 也不是 100% 可靠的協議，它所能提供的是資料的可靠遞送或故障的可靠通知。
所謂三次握手(three-way handshake)，是指建立乙個 tcp 連線時，需要客戶端和伺服器總共傳送3個包。
三次握手的目的是連線伺服器指定埠，建立 tcp 連線，並同步連線雙方的序列號和確認號，交換 tcp 視窗大小資訊。在 socket 程式設計中，客戶端執行connect()時。將觸發三次握手。
第一次握手(syn=1, seq=x):
客戶端傳送乙個 tcp 的 syn 標誌位置1的包，指明客戶端打算連線的伺服器的埠，以及初始序號 x,儲存在包頭的序列號(sequence number)欄位裡。
傳送完畢後，客戶端進入syn_send狀態。
第二次握手(syn=1, ack=1, seq=y, acknum=x+1):
伺服器發回確認包(ack)應答。即 syn 標誌位和 ack 標誌位均為1。伺服器端選擇自己 isn 序列號，放到 seq 域裡，同時將確認序號(acknowledgement number)設定為客戶的 isn 加1，即x+1。 傳送完畢後，伺服器端進入syn_rcvd狀態。
第三次握手(ack=1，acknum=y+1)
客戶端再次傳送確認包(ack)，syn 標誌位為0，ack 標誌位為1，並且把伺服器發來 ack 的序號欄位+1，放在確定欄位中傳送給對方，並且在資料段放寫isn的+1
傳送完畢後，客戶端進入established狀態，當伺服器端接收到這個包時，也進入established狀態，tcp 握手結束。
三次握手的過程的示意圖如下：
tcp 的連線的拆除需要傳送四個包，因此稱為四次揮手(four-way handshake)，也叫做改進的三次握手。客戶端或伺服器均可主動發起揮手動作，在 socket 程式設計中，任何一方執行close()操作即可產生揮手操作。
第一次揮手(fin=1，seq=x)
假設客戶端想要關閉連線，客戶端傳送乙個 fin 標誌位置為1的包，表示自己已經沒有資料可以傳送了，但是仍然可以接受資料。
傳送完畢後，客戶端進入fin_wait_1狀態。
第二次揮手(ack=1，acknum=x+1)
伺服器端確認客戶端的 fin 包，傳送乙個確認包，表明自己接受到了客戶端關閉連線的請求，但還沒有準備好關閉連線。
傳送完畢後，伺服器端進入close_wait狀態，客戶端接收到這個確認包之後，進入fin_wait_2狀態，等待伺服器端關閉連線。
第三次揮手(fin=1，seq=y)
伺服器端準備好關閉連線時，向客戶端傳送結束連線請求，fin 置為1。
傳送完畢後，伺服器端進入last_ack狀態，等待來自客戶端的最後乙個ack。
第四次揮手(ack=1，acknum=y+1)
客戶端接收到來自伺服器端的關閉請求，傳送乙個確認包，並進入time_wait狀態，等待可能出現的要求重傳的 ack 包。
伺服器端接收到這個確認包之後，關閉連線，進入closed狀態。
客戶端等待了某個固定時間（兩個最大段生命週期，2msl，2 maximum segment lifetime）之後，沒有收到伺服器端的 ack ，認為伺服器端已經正常關閉連線，於是自己也關閉連線，進入closed狀態。
四次揮手的示意圖如下：
什麼是 syn 攻擊（syn flood）？
在三次握手過程中，伺服器傳送 syn-ack 之後，收到客戶端的 ack 之前的 tcp 連線稱為半連線(half-open connect)。此時伺服器處於 syn_rcvd 狀態。當收到 ack 後，伺服器才能轉入 established 狀態.
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位址，向伺服器不斷地傳送syn包，伺服器回覆確認包，並等待客戶的確認。由於源位址是不存在的，伺服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線佇列，正常的syn請求被丟棄，導致目標系統執行緩慢，嚴重者會引起網路堵塞甚至系統癱瘓。
syn 攻擊是一種典型的 dos/ddos 攻擊。
如何檢測 syn 攻擊？
檢測 syn 攻擊非常的方便，當你在伺服器上看到大量的半連線狀態時，特別是源ip位址是隨機的，基本上可以斷定這是一次syn攻擊。在 linux/unix 上可以使用系統自帶的 netstats 命令來檢測 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：
tcp 的連線，實際上是一種純軟體層面的概念，在物理層面並沒有「連線」這種概念。tcp 通訊雙方建立互動的連線，但是並不是一直存在資料互動，有些連線會在資料互動完畢後，主動釋放連線，而有些不會。在長時間無資料互動的時間段內，互動雙方都有可能出現掉電、宕機、異常重啟等各種意外，當這些意外發生之後，這些 tcp 連線並未來得及正常釋放，在軟體層面上，連線的另一方並不知道對端的情況，它會一直維護這個連線，長時間的積累會導致非常多的半開啟連線，造成端系統資源的消耗和浪費，為了解決這個問題，在傳輸層可以利用 tcp 的 keepalive 機制實現來實現。主流的作業系統基本都在核心裡支援了這個特性。
tcp keepalive 的基本原理是，隔一段時間給連線對端傳送乙個探測包，如果收到對方回應的 ack，則認為連線還是存活的，在超過一定重試次數之後還是沒有收到對方的回應，則丟棄該 tcp 連線。
tcp-keepalive-howto 有對 tcp keepalive 特性的詳細介紹，有興趣的同學可以參考。這裡主要說一下，tcp keepalive 的侷限。首先 tcp keepalive 監測的方式是傳送乙個 probe 包，會給網路帶來額外的流量，另外 tcp keepalive 只能在核心層級監測連線的存活與否，而連線的存活不一定代表服務的可用。例如當乙個伺服器 cpu 程序伺服器占用達到 100%，已經卡死不能響應請求了，此時 tcp keepalive 依然會認為連線是存活的。因此 tcp keepalive 對於應用層程式的價值是相對較小的。需要做連線保活的應用層程式，例如 qq，往往會在應用層實現自己的心跳功能。
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