6 张图带你搞懂 TCP 为啥是三次握手，而不是两次或四次？

Posted 2023-04-12

参考技术A

1三次握手

2两次握手（情况1）

3两次握手（情况2）

OK，下面正经地来回答下这个问题，要搞清楚这个问题，首先得了解TCP究竟是如何保证可靠传输的。

PS：TCP协议中，主动发起请求的一端称为『客户端』，被动连接的一端称为『服务端』。不管是客户端还是服务端，TCP连接建立完后都能发送和接收数据。

起初，服务器和客户端都为CLOSED状态。在通信开始前，双方都得创建各自的传输控制块（TCB）。服务器创建完TCB后便进入LISTEN状态，此时准备接收客户端发来的连接请求。

第一次握手

客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段的头部中SYN=1，ACK=0，seq=x。请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。

第二次握手

服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1。该应答发送完成后便进入SYN-RCVD状态。

第三次握手

当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文段，表示：服务端发来的连接同意应答已经成功收到。该报文段的头部为：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。客户端发完这个报文段后便进入ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED状态，此时连接的建立完成！

防止失效的连接请求报文段被服务端接收，从而产生错误。

PS：失效的连接请求：若客户端向服务端发送的连接请求丢失，客户端等待应答超时后就会再次发送连接请求，此时，上一个连接请求就是『失效的』。

若建立连接只需两次握手，客户端并没有太大的变化，仍然需要获得服务端的应答后才进入ESTABLISHED状态，而服务端在收到连接请求后就进入ESTABLISHED状态。

此时如果网络拥塞，客户端发送的连接请求迟迟到不了服务端，客户端便超时重发请求，如果服务端正确接收并确认应答，双方便开始通信，通信结束后释放连接。此时，如果那个失效的连接请求抵达了服务端，由于只有两次握手，服务端收到请求就会进入ESTABLISHED状态，等待发送数据或主动发送数据。但此时的客户端早已进入CLOSED状态，服务端将会一直等待下去，这样浪费服务端连接资源。

TCP连接的释放一共需要四步，因此称为『四次挥手』。

我们知道，TCP连接是双向的，因此在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。

第一次挥手

若A认为数据发送完成，则它需要向B发送连接释放请求。该请求只有报文头，头中携带的主要参数为：FIN=1，seq=u。此时，A将进入FIN-WAIT-1状态。

第二次挥手

B收到连接释放请求后，会通知相应的应用程序，告诉它A向B这个方向的连接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态，并向A发送连接释放的应答，其报文头包含：ACK=1，seq=v，ack=u+1。

A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发送连接释放请求。

第二次挥手完成后，A到B方向的连接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。但B到A方向的连接仍然存在，B可以继续向A发送数据。

第三次挥手

当B向A发完所有数据后，向A发送连接释放请求，请求头：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。B便进入LAST-ACK状态。

第四次挥手

A收到释放请求后，向B发送确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。该状态会持续2MSL时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态，撤销TCB。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态，撤销TCB。

为了保证B能收到A的确认应答。若A发完确认应答后直接进入CLOSED状态，那么如果该应答丢失，B等待超时后就会重新发送连接释放请求，但此时A已经关闭了，不会作出任何响应，因此B永远无法正常关闭。

本文转载自：「掘金」，原文：https://tinyurl.com/nrputn47，版权归原作者所有。

TCP建立连接为什么是三次握手，为什么不是两次或四次?

什么是三次握手

学过网络编程的人，应该都知道TCP建立连接的三次握手，下面简单描述一下这个过程。

如图所示
第一次握手：客户端发送TCP包，置SYN标志位为1，将初始序号X，保存在包头的序列号(Seq)里。
第二次握手：服务端回应确认包，置SYN标志位为1，置ACK为X+1，将初始序列号Y，保存在包头的序列号里。
第三次握手：客户端对服务端的确认包进行确认，置SYN标志位为0，置ACK为Y+1，置序列号为Z。

为什么不是两次

我们先来将三次握手这个过程捋一遍。(S-服务端，C-客户端)

第一次握手后，S可以确认自己收报文与C发报文的功能都正常，而C呢，它什么都不能确认。
第二次握手后，C可以确认自己的收发报文与S的收发报文功能都正常，也就是认为连接已建立。
那么第三次呢，S也可以确认双方能够正常通信。

假想一下，如果我们去掉了第三次呢？
因为我们不进行第三次握手，所以在S对C的请求进行回应(第二次握手)后，就会理所当然的认为连接已建立，而如果C并没有收到S的回应呢？此时，C仍认为连接未建立，S会对已建立的连接保存必要的资源，如果大量的这种情况，S会崩溃。
因此第三次握手是必要的。

为什么不是四次

首先，如果乐于思考的同学应该会对上面有这样的疑问：

既然没法确认第二次的握手，C是否可以收到，
那么怎么确定第三次握手S就可以收到呢？

不错，这根本没法确定，因为完全可靠的通信协议是根本不存在的，我们任何的通信协议都是在接受这样的现实情况之上进行的。
而三次握手后，C和S至少可以确认之前的通信情况，但无法确认之后的情况。
在这个道理上说，无论是四次还是五次或是更多次都是徒劳的。