对于三次握手的疑问

Posted 2020-10-17 成长日记

三次握手的第三次握手发送ACK能携带数据吗？如何携带？怎样体现的呢？

作者：车小胖
链接：https://www.zhihu.com/question/66407996/answer/242152945
来源：知乎
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人类先发明了电话，当电话原理成熟了，上世纪中后叶又出现了TCP/IP，TCP协议几乎就是模仿电话原理的，为了更好学习TCP，我们要学习电话的基本原理。

三次握手的过程
第一次
上海的老王给北京的老张打电话，拨号码
010-68886xx8

老王电话机与电信局之间的电话线，其实有两个信道：信令信道 + 语音信道，

当老王拿起电话，拨010-68886xx8，这个号码通过信令信道传到了电信局，同时将语音信道（DS0）保留，为了稍后的通信做语音信道预留。

电信局根据这个号码做路由查找，找到其上一级的交换机，通过信令信道将010-68886xx88转发给上一级交换机，同时和上一级协商好，预留一个DS0语音信道，为了语音传输。

这样一级级转接，最终号码转接到北京老张的电话机，振铃，北京电信局与老张电话机之间预留一个DS0语音信道，为了语音传输。

第二次
老张拿起电话的那一刻，一个“Connected”信令顺着来时的信令信道（一跳、一跳）传输到老王的电话机。

第三次
老王电话机通常还会回复一个“ACK”给对方，以示接到对方的“Connected”。

语音传输
当老张拿起电话的那一刻，端到端的语音信道已经预留好了，一般为DS0= 64Kbps，这条端到端信道其实是由多条 hop-2-hop信道串联而成的。

此时双方可以自由说话，语音数据会从保留的语音信道流淌到对方。

从以上的描述来看，信令数据、语音数据是在自己独立的信道里传输，大家井水不犯河水，互不干涉。

TCP
TCP模仿电话原理，也有自己的信令数据、应用层数据，那哪些是信令数据呢？
SYN
ACK
RST
PSH
URG
FIN

依靠这六个信令状态位，与对方
1）建立连接SYN
2）重置连接RST
3）拆除连接FIN

那什么是应用层数据呢？就是TCP的服务对象，比如Http。

TCP也想使用电话里的双信道，但TCP所依赖的IP网络没有信道的概念，完全是一个共享网络的模式。

TCP没有双信道使用，退而求其次，只要信令数据、应用数据放在独立的IP包传输到对方就好，这就是大家最熟悉的TCP工作模式：

1）三次握手建立连接
2）数据传输
3）四次握手拆除连接

三次握手最后一个消息是客户端发过来的ACK，如果让应用层数据与这个信令数据合二为一，可以减少发送的IP包的数目，还可以提高效率，何乐不为呢？

TCP协议的制定者，为了提高效率，减少IP包的数目，最大可能地将信令数据、应用数据合二为一，各位同学通过抓包，可以看到一个TCP连接，除了第一个SYN包，每个TCP报文都有ACK信令，这就是合二为一的结果！

第三次握手，是客户端为了告诉服务器，我已经收到了你发送的SYNC + ACK报文，此时这个报文只带ACK标志，SYNC标志没有。

客户端发送这个报文之后，就进入established状态了。服务器收到这个报文之后，也进入established状态。

TCP标准规定，第三次握手的报文，可以携带数据。因为此时客户端已经处于established状态了呀。

假设第三次握手的报文的seq是x+1，

如果有携带数据，下次客户端发送的报文，seq=服务器发回的ACK号。

如果没有携带数据，那么第三次握手的报文不消耗seq。下次客户端发送的报文，seq序列号还是和第三次握手的报文的seq一样，为x+1。这是因为，seq和报文中的数据在整条数据流流中的位置是一一对应的。如果报文没有携带数据，那么seq当然也不会更新。