TCPは、通信の信頼性を高めることで、通信相手にデータを確実に送るプロトコルだ。そのための手段として、通信路（コネクション）の確立、再送制御、輻輳制御などを実施している（図1）。
最初にコネクションを確立することで、きちんとしたデータの通り道を確保する。再送制御では、データが途中のどこかで消失してしまった場合、届かなかったデータを送り直す。輻輳制御は、通信量が増え過ぎて回線が混み合ってしまった場合に、通信量を意図的に減らして混雑を緩和する機能だ。それぞれについて順に見ていこう。
最初に道を確保する
コネクションは、データを確実に相手に届けるための仮想的な通信路だ。TCPでは、データは必ずコネクションを通して送る。
コネクションを確立するために、まず、送信側と受信側が互いにメッセージをやりとりする（図2）。最初に、通信を始めたいほうから「SYN」というメッセージを送る。SYNはsynchronize（同期する）という意味。最初に「同期したい」と持ちかけるのだ。
SYNメッセージを受け取った側は、「SYN＋ACK」というメッセージを返す。ACKはacknowledge（了解する）という意味で、SYNメッセージに対する承認を表す。そして、こちらからもSYNを送ることで、同様に同期を持ちかける。
SYNメッセージを受け取った側がACKメッセージを返すことで、双方向の同期の合意が得られたことになる。これにより、コネクションが確立する。
こうしたやりとりをハンドシェークという。ハンドシェークは日本語では握手を意味する。最初に握手を交わすことで、そこから先のデータの受け渡しをスムーズに行うのだ。TCPのコネクションの確立は3つのメッセージを使うため、「3ウエイハンドシェーク」と呼ぶ。
コネクションの終了についても見ておこう。接続を切りたいほうからまずFINメッセージを送る。FINはfinish（終了する）という意味だ。このメッセージを受け取った側はACKメッセージを返す。同様に逆方向のやりとりも行い、最終的にコネクションが終了する。
なお、SYN、ACK、FINといったメッセージを表現するために、TCPヘッダーの中にフラグ▼が用意されている。例えば、SYNフラグだけが1になっていればSYNメッセージ、SYNフラグとACKフラグが1になっていればSYN＋ACKメッセージになる。
このように双方でメッセージを送り合うことで、TCPの状態が変化する。例えば、コネクションを開始する前のクライアントは「CLOSED（無接続）」という状態になっている。SYNメッセージを送信することで「SYN-SENT（SYN送信）」という状態になり、ACKメッセージを受け取ることで「ESTABLISHED（確立）」という状態に変化する。Webサーバー側も「LISTEN（待ち受け）」から「SYN-RECEIVED（SYN受信）」を経てESTABLISHEDに至る。双方の状態がESTABLISHEDになることでコネクションが確立し、データを送れるようになる。
