什么是TCP连接？

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

三次握手

三次握手是发生在TCP的连接过程中的，具体的步骤如下：

1. 客户端向服务端发起连接请求，发送请求报文段，将SYN同步位置为1，并且选择一个初始序列号seq=x，此时客户端由CLOSED(连接关闭)状态变为SYN-SENT(同步已发送状态)
2. 服务端接收到客户端发来的连接请求，此时同意进行连接时，向客户端发送确认报文段并且将SYN同步位和ACK都置为1，确认号ack=x+1，并且为自己也选一个初始序列号seq=y，确认报文段不携带数据，但是仍要占用一个序号，发送报文段的同时为该TCP连接分配对应的缓存和变量。此时服务端从LISTEN(监听)状态转变为SYN-RCVD(同步收到)状态。
3. 此时客户端接受到服务端发来的确认报文段，为了表示自己成功接受到报文段，还需要向服务端发送一个报文段，此时报文段的ACK位置为1，seq = x + 1，ack = y + 1，这里确认报文段也不携带数据，但是也要占用一个序号，此时发送报文段的同时为该TCP连接分配对应的缓存和变量。此时客户端从SYN-SENT(同步发送状态)转变为ESTABLISHED(已连接状态)。
4. 此时连接建立，TCP连接提供的是全双工信道，双方都可以进行数据的发送。此时服务端从SYN-RVCD(同步收到)状态转变为ESTABLISHED(已连接状态)。

由于服务端的资源是在第二次握手时创建的，而客户端的资源是在第三次握手时创建的。这就使得服务器容易遭受SYN洪范攻击，即收到大量的连接请求而占用资源，导致正常的连接请求无法响应或者缓慢响应。

为什么需要三次握手而不是两次？或者四次？

1. 我们知道TCP连接是可靠的，但是网络信道并不可靠，即发送的数据有可能存在丢失或者延迟发送的可能，那么我们必须建立一套完整的机制保证数据能够可靠发送。

2. 假如是两次握手时，即客户端发送连接请求，服务端接受连接请求。这两次握手，那么就存在当客户端发送的连接请求报文段阻塞时，客户端久久未收到来自服务端的确认报文段，以为报文段丢失，则进行超时重传，再发一个连接请求报文段，如若第二次服务端接收到了请求，则做出响应，同意连接，发送确认报文段，并且建立连接。而此时网络信道恢复，第一次发送的报文段，成功传输到了服务端，服务端以为客户端建立了新的连接请求，则再次发送确认报文段，再次建立连接。而客户端收到重复的确认报文段以为是失效报文段，不以理睬。则现在客户端只有一个连接，服务端却有两个连接，让服务端的资源白白浪费。

   如果网络信道非常差，可能客户端发送很多请求以后，才能成功连接一次，但突然恢复以后，服务端又会收到大量的连接请求，会创建更多的连接，浪费更多的资源。

3. 如果是四次握手，那么对比于三次握手，肯定是更加的安全和可靠，但是三次握手已经足够保证连接可靠，四次握手将会导致连接时间变长，连接过程更加复杂，则浪费更多的资源。

   4次及4次以上，同理即可。

四次挥手

四次挥手是发生在TCP的连接释放过程中，具体的步骤如下：

1. 在客户端传送完数据以后，需要进行连接的释放，此时由客户端发送连接释放报文段，将FIN位置为1，表示请求连接断开，序号seq= u，u为此前传输数据包的报文段的序号 + 1，并且将客户端的TCP连接断开，则此时客户端就不能够再发送数据，但是服务端还可以向客户端发送数据，FIN报文段即使不携带任何数据，也要消耗掉一个序号。
2. 服务端收到来自客户端的连接释放报文段，表示同意断开连接，则立刻发送确认报文段，将ACK位置为1，表示同意断开连接，序号seq = v，v为服务端最后一次传输成功的报文段的序号 + 1，ack = u + 1，连接释放报文段也要消耗一个序号。此时仅仅只有客户端向服务端方向的连接断开，但是TCP连接是全双工的，服务端还可以向客户端发送数据，客户端也可以接受到数据。
3. 若服务端还有数据未完成传输，则可以继续进行传输数据，待数据传输完成以后，向客户端发送连接释放报文段，将FIN置为1，ACK置为1，seq = w，w为服务端成功传输最后一个数据包的序号 + 1，ack = u + 1，连接释放报文段也要占用一个序号。此时将服务端到客户端方向的连接断开。
4. 客户端收到来自服务端的连接释放报文段，需要做出回应，发送确认报文段，将其ACK位置为1，确认号ack = w + 1，seq = u + 1。此时TCP连接还未释放，需要经过时间等待计时器设置的时间后，客户端才进入连接关闭状态。
   

根据为什么需要三次握手而不是两次？或者四次？同理可得为什么需要四次挥手。