TCP三次握手及原因

Posted 2021-03-26 guoxinxin

一、TCP三次握手

在建立连接的过程中，双方的状态变化时序图如下所示 图

 

 

 刚开始的时候，客户端和服务器都处于 CLOSED 状态，先是服务端主动监听某个端口，处于 LISTEN 状态。

1. 第一次握手：A发送SYN包（SYNC=j）到达B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器B确认
2. 第二次握手：B收到SYN包后，也会发送一个SYN包给A，这个包里面带有ACK=j+1用来确认A的SYN，和B自己的SYN=k，B进入SYN_RECV状态
3. 第三次握手：A收到B的SYN+ACK包，向B发送确认包ACK（ACK=k+1），发送完毕，A和B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

二、为什么要三次握手

答案1

假如只进行一次握手，客户端发送连接请求后，没有收到服务端的应答，是没法判断连接是否成功的。

假如只进行两次握手，客户端发送连接请求后，会等待服务器端的应答。但是会出现的问题是，假如客户端的SYN迟迟没有到达服务器端，此时客户端超时后，会重新发送一次连接，假如重发的这次服务器端收到了，且应答客户端了，连接建立了。但是建立后，第一个SYN也到达服务端了，这时服务端会认为这是一个新连接，会再给客户端发送一个ACK，这个ACK当然会被客户端丢弃。但是此时服务器端已经为这个连接分配资源了，而且服务器端会一直维持着这个资源，会造成浪费

三次握手，两次握手的问题在于服务器端不知道SYN的有效性，所以如果是三次握手，服务器端会等待客户端的第三次握手，如果第三次握手迟迟不来，服务器端就会释放相关资源。但是有人会问，假如第三次握手没有到达服务器端呢？但是这时客户端认为连接已经建立了。但是其实这种情况下，只要客户端向服务器端写数据，就会收到服务器端的RST应答，这时客户端就能知道出现问题了。
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答案2

为了实现可靠数据传输， TCP 协议的通信双方， 都必须维护一个序列号， 以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值， 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤。
如果只是两次握手， 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认， 另一方选择的序列号则得不到确认 （可以接受到序号，但是没有确认序号是否准确）
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答案3

谢希仁版《计算机网络》中的例子是这样的，“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送ack包。（校注：此时因为client没有发起建立连接请求，所以client处于CLOSED状态，接受到任何包都会丢弃，谢希仁举的例子就是这种场景。但是如果服务器发送对这个延误的旧连接报文的确认的同时，客户端调用connect函数发起了连接，就会使客户端进入SYN_SEND状态，当服务器那个对延误旧连接报文的确认传到客户端时，因为客户端已经处于SYN_SEND状态，所以就会使客户端进入ESTABLISHED状态，此时服务器端反而丢弃了这个重复的通过connect函数发送的SYN包，见第三个图。而连接建立之后，发送包由于SEQ是以被丢弃的SYN包的序号为准，而服务器接收序号是以那个延误旧连接SYN报文序号为准，导致服务器丢弃后续发送的数据包）但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。

• 在谢希仁著《计算机网络》第四版中讲“三次握手”的目的是“为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误”。
• 在另一部经典的《计算机网络》（Andrew S.Tanenbaum著，第四版）一书中讲“三次握手”的目的是为了解决“网络中存在延迟的重复分组”的问题。这两种不同的表述其实阐明的是同一个问题