TCP 三次握手

引言：网络通信的基石

TCP 三次握手是建立可靠网络连接的基础过程。本文将聚焦核心内容，清晰解析握手过程中的状态转换、关键函数调用，并通过图表直观展示这一机制。

一、三次握手核心流程

步骤解析：

1. SYN：客户端发送同步请求（序列号=X）
2. SYN-ACK：服务器确认并发送同步（序列号=Y，确认号=X+1）
3. ACK：客户端确认（序列号=X+1，确认号=Y+1）

二、状态转换图解

关键状态：

• LISTEN：服务端准备接收连接
• SYN_SENT：客户端已发送SYN
• SYN_RCVD：服务端收到SYN并回复
• ESTABLISHED：连接建立完成

三、客户端与服务端关键函数

客户端流程：

int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建套接字

struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8080);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr);

connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); // 触发三次握手

服务端流程：

int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建套接字

struct sockaddr_in address;
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons(8080);

bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); // 绑定端口
listen(server_fd, 5); // 进入LISTEN状态

int new_socket = accept(server_fd, NULL, NULL); // 接受已建立的连接

函数作用：

四、常见问题解答

1. 为什么需要三次握手？

防止失效的连接请求突然到达服务端：

• 两次握手：服务端收到过期SYN会直接建立连接
• 三次握手：客户端需要确认才能建立连接

2. SYN洪水攻击是什么？

攻击者发送大量SYN但不完成握手，耗尽服务端资源

防御方案：

# 启用SYN Cookies
sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1

五、抓包分析要点

使用Wireshark观察：

1. SYN包：Flags=0x002 (SYN)
2. SYN-ACK包：Flags=0x012 (SYN, ACK)
3. ACK包：Flags=0x010 (ACK)

关键字段：

• 序列号：随机初始值
• 确认号：期望接收的下一个序列号
• 窗口大小：接收缓冲区容量

总结

三次握手核心要点：

1. 状态转换：SYN_SENT → SYN_RCVD → ESTABLISHED
2. 关键函数：
   • 客户端：connect() 触发握手
   • 服务端：listen() 准备连接，accept() 获取连接
3. 设计目的：可靠地同步序列号，防止无效连接

理解这些核心概念，就能掌握TCP连接的建立机制，为网络编程和故障排查打下坚实基础。