傳輸控制協定 (Transmission Control Protocol, TCP) 不像 UDP，
TCP 是一種 連接導向 (connection-oriented) 的通訊協定，
三向交握 (Three-way Handshake)， 是其建立虛擬連線 (virtual connection) 的方式。
 
又稱為 三向式握手、三路交握 …，其實就是 三次訊息的交換。
 

三向交握 (Three-way Handshake)

三向交握 (Three-way Handshake) 常簡略表示為：
 

 
 
其中 SYN、ACK 是 TCP 封包中的 控制位元 (Control Bits)，
過程中省略了其他封包內容，例如：

(數值只為範例，不代表實際情形，為避免爭議，使用的是官方的範例數值)
 
 

範例說明

首先，以生活化的方式，解釋上例原理 (顏色對應上方圖示)：
 
Alice，想跟遠方好友 Bob 交換動漫看，
但他們彼此都害怕會被唬爛，或是快遞不給力 (遺失或滯留 … etc)，
因此他們說好，先嘗試交換三次「封面」 (此時通常無實際資料) ，以確保有安全的合作方式 (建立連線)。
 
 
1.Alice: 欸，Bob，我想跟你交換動漫 (SYN)，
我寄給你《火影》第 100 話封面了。
 

 
 
 
2.Bob: 喔好啊，給你看《海賊》第 300 話封面，
我確認收到 (ACK)《火影》100 話封面了，
我期待收到《火影》101 (100+1)話封面，
我也想進行交換 (SYN)。
 

 
 
 
3.Alice: 好唷，給你《火影》第 101 話封面，
我確認收到 (ACK)《海賊》300 話封面了，
我期待收到《海賊》 301 (300+1) 話封面。
 

 
 
 
完成這三步驟，連線就建立完成囉！
 

TCP 表頭格式 (TCP Header Format)

 
有了基本概念後，再看 TCP 的封包格式，便能快速上手！
控制位元 (Control Bits) 不過是 0 與 1 的切換 😀。
 
 

SYN (Synchronize sequence numbers)

• 如果有設置，才發出連線請求，用來同步 序列號。

ACK (Acknowledgment field significant)

• 如果有設置，使 確認號欄位 有效。

Sequence Number (序列號)

相當於上例的 漫畫 “集數”：

• 如果 SYN 控制符 未設置，則為此區段第一個資料位元組 (octet) 的序列號。
• 如果 SYN 控制符 已設置，則此為初始序列號 (initial sequence number , ISN)，
  第一個資料位元組 (octet) 的序列號為 ISN + 1。
• 每個藉由 TCP 連線傳送的資料的位元組，都會有一個序列號。

 
更多介紹，詳見 TCP 序列號 (Sequence Number, SEQ)。
 
 

Acknowledgment Number (確認號)

• 當確認連線後(已設置 ACK)，這邊存放想要接收的 Seq 順序號。
• 一旦連線建立，則每次都需送出。

 
更多介紹，詳見 TCP 錯誤控制 (Error Control)。
 

資料區段 (Segment)

值得一提的是:
許多人誤解了三向式握手的 確認號 (ACK Number)，
以為就是拿對方的 序列號 (Sequence Number) 再加 1 。
而忽略了 TCP Segment (資料區段) 的 資料長度 (Len)。
 
 
TCP Segment (資料區段) 簡單說就是:
『 應用層 的 Data 放入『 TCP 表頭 』後的，這整 “段” 資料 』，
時常為了方便溝通，直接說 TCP 封包，代替 Segment 的說法。
 
然而，在建立連線的過程中，往往還沒有應用層的資料，
因此 Segment Len 為 0， ACK Number 自然等於 對方 SEQ + 1，
若有傳輸資料，則通常 ACK Number 為 對方的「SEQ + Segment Len」。
 
譬如:
Client 這時若接著請求:
SEQ₄ = 101, Segment Len₄ = 87, ACK Number₄ = 301
 
Server 端，應該回覆:
SEQ₅ = 301, Segment Len₅ = XXX, ACK Number₅ = 101 + 87
 
詳見 RFC793
 
三向交握範例