TCP（Transmission Control Protocol）是面向连接的可靠的通讯协议。TCP需要经过三次握手建立连接，并在断开时通过四次挥手释放连接。TCP通过应答确认、超时重传（RTO）、往返时延（RTT）、数据排序、流量控制、全双工通讯的机制和特性，保证连接的可靠性。
超时重传：RTO，Retransmission TimeOut。TCP对收到的每一帧数据都需要给予应答，如果发送端超过一定时间没有收到来自对端的应答，则重传该帧数据。超时的时长根据网络情况动态调整，网络较好时，超时时间较短。这里是根据数据包往返时延（RTT，round-trip time，数据包从发送端发送出去到接收到这个包的回复时长）进行调整。通过算法和公式平滑RTT值后，最终确定重传超时值。
数据排序：IP层进行数据传输时，是不能保证数据包按照发送的顺序达到目的机器。当IP将把它们传送到TCP层后，TCP将包排序并进行错误检查。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。
流量控制：TCP采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。当接收方处理能力强时，窗口增大，表示可以接收更多的数据，否则窗口减少。由此来平衡发送和处理数据的速度。
全双工：即通信的双方可以同时发送和接收数据。（半双工：发送和接收不能同时进行。单工：只能一端往一端发送）。TCP是全双工的通讯方式。
三次握手就是，TCP建立连接时，需要在客户端和服务端之前总共发送三个包来确认连接。
第一次握手：客户端设置SYN标志位为1，产生一个随机seq=J，将这两个值发送给服务端。Client进入SYN_SENT状态，等待Server端确认。
第二次握手：服务端收到并解析数据包，得到SYN=1，知道此客户端在请建立连接。服务端设置SYN和ACK标志都为1，将客户端提供的随机值+1，即ack=J+1，产生一个随机值seq=K。服务端将包含以上信息的包发送给客户端端。服务端进入SYN_RCVD状态，并等待客户端再次确认。
第三次握手：客户端收到服务端回复数据包，检查ACK是否为1，以及ack的值是否为J+1。检查通过，将服务端的随机值+1，即ack=K+1，同时设置ACK为1。将包含这些信息的数据包再次发送给服务端端。客户端进入ESTABLISHED状态。服务端收到数据后，检查ack是否为K+1，以及ACK是否为1。检查通过，进入ESTABLISHED状态。至此完成三次握手，连接建立，客户端和服务端可以进行数据传输。
需要三次握手的原因
TCP是一种全双工的通讯，即客户端和服务端都可以同时进行收发数据。第一次握手确认了客户端发数据正常；第二次握手确认客户端收数据正常和服务端发数据正常；第三次确认了服务端收数据正常。因此，“三次”是通讯双方能够确认彼此都能够正常收发数据所需要的最小次数。
四次挥手，就是断开连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认断开连接。
第一次挥手，客户端请求关闭（此时客户端称为“执行主动关闭”），将FIN标志置为1，生成随机序列号seq = U。将数据包发送给服务端。客户端进入FIN-WAIT-1状态（等待关闭状态）。
第二次挥手，服务端接收到消息，解析出FIN=1，得知客户端请求断开连接（服务端此时称为“执行被动关闭”）。设置ACK标志为1，回复序列号+1，即ack_seq=U+1，生成随机序列号seq=V。将这些信息发送给客户端。此时服务端进入CLOSE_WAIT状态（半关闭状态）。
客户端收到服务端消息，进入FIN-WAIT-2（终止关闭2）状态。此时表示客户端没有消息要发送给服务端。而服务端可能还有数据要发给客户端。
第三次挥手，当服务端确定也没有数据要发送给客户端后。将发送请求终止报文。设置FIN标志为1，并生成随机序列号seq=W。请求关闭连接。此时服务端进入LAST_ACK(等待确认)状态。
第四次挥手，客户端收到服务端请求关闭请求。设置ACK标志为1，恢复服务端序列号+1，即ack_seq=W+1。发送给服务端。此时客户端进入TIME_WAIT状态。等待一段时间后客户端关闭连接，进入CLOSE状态。
服务端收到客户端回复确认消息，进行关闭连接，进入CLOSE状态。
TIME_WAIT状态
主动关闭端进入TIME-WAIT状态，此时TCP连接还没有释放，需要等待2*MSL的时间(MSL是最长报文寿命，表示一个报文能够在网络中存活的最长时间。这个值一般设置在30s到1min之间)才进行关闭连接动作。
TIME-WAIT状态存在的意义是保证可靠的终止TCP连接和迟到的TCP报文有足够的时间被识别和丢弃。
在第四次挥手的时候，客户端收到服务器连接释放的请求，需要再发出确认的报文。如果最后这个报文丢失，服务端没有收到就会再次发出释放的请求，客户端收到后要再次应答。如果，客户端是直接关闭连接，这种情况下，将无法再收到服务端再次请求释放的报文和进行应答。因此，客户端需要等待给服务端足够的接收到报文的时间，这样才能可靠的终止连接。
另外，一个TCP端口一次只能被一个应用打开。当一个应用占用一个TCP端口时，其他的应用将无法占用该端口。如果在第四次挥手后，客户端直接释放了端口，则其他应用可以进行使用。此时如果网络上还有数据要发送给第一个应用程序，那么数据将会被后来的应用程序错误的接收。因此，需要TIME_WAIT的时间，让迟来的TCP报文有足够的时间被丢弃。从而避免由于端口复用而导致数据被错误的传递。
SYN洪泛攻击是面向TCP连接的主要网络攻击手段。攻击者伪造IP地址向服务器发起握手请求，当服务器进行响应（发送第二次握手请求）时，会处于等待客户端响应的状态。由于IP地址是伪造的，因此永远不能得到第二次握手的响应。攻击者大量发起请求，让服务器大量的资源用于等待握手连接，导致服务器资源耗尽无法处理正常的连接请求。
应对SYN洪泛攻击主要有如下的方案：
无效连接监视释放：不停监视所有的连接，当达到一定阈值时拆除这些连接，从而释放系统资源。缺点是，这种方法对于所有的连接一视同仁，不管是正常的还是攻击的。
延缓TCB分配方法：一般的做完第一次握手之后，服务器就需要为该请求分配一个TCB（连接控制资源），通常这个资源需要200多个字节。延迟TCB的分配，当正常连接建立起来后再分配TCB则可以有效地减轻服务器资源的消耗。
使用防火墙（推荐）：防火墙在确认了连接的有效性后，才向内部的服务器（Listener）发起SYN请求。
