计算机网络 | 09.[TCP篇] TCP连接的建立(三次握手)

1. 三次握手概述

所谓三次握手，是指客户端和服务端在建立 TCP连接 的过程中，总共发送了三个TCP 报文。完整流程可见下图：

概述：客户端向服务端发送 SYN 报文表示希望建立连接，服务端返回 ACK+SYN 报文表示收到并同样希望建立连接，最后由客户端发送 ACK 报文表示最终确认。

2. 为什么一定要三次握手？两次握手会出什么问题？

只有三次握手才能保证双方都具有接收和发送的能力。

如果是四次握手，实际上的第二第三次握手是可以被合并的，因而没有必要；

如果是两次握手，会出现问题，这也是为什么建立TCP连接必须要进行三次握手。

由于两次握手并没有被实现过，所以两次握手可能出现的情况也随着其设定众说纷纭。我们假设两次握手的设定如下：

• 客户端向服务端发送报文，表示希望建立连接；
• 服务端确认后即建立连接，并 马上开始传输数据。

2.1. 无法确认客户端是否具备接收能力，且不知客户端是否收到server_isn

假如只有两次握手，服务端只能确认客户端的发送能力，无法确认接收能力（因为建立连接的两次握手中，客户端对服务端的报文没有回应），也就 无法确认客户端是否收到自己发过去的server_isn。

若客户端的接收能力异常，服务端发送过去的数据无法送达，就造成了资源的浪费。

2.2. 无法阻止历史连接的建立

「历史连接」是指未能成功建立且已经过期的旧链接。若使用三次握手不会出现问题，如下图所示：

如果采用两次握手，服务端一旦收到客户端的第一次握手报文，就立马建立连接。

一旦先前因网络拥塞而被延后到达的第一次握手报文被服务端接收，就会建立一条「历史连接」，服务端在历史连接中发送的数据就是无效的（因为这条连接被终止了），这就造成了资源的浪费。

3. 若丢失了第三次握手，会怎样

若 第三次握手（ACK，假定seq=11） 丢失，会根据客户端建立连接后是否发送数据有不同的情况：

3.1. 客户端有发送数据

若客户端在建立连接后有发送数据，就会在收到此次报文的应答 RST 后 立即断开连接。

客户端并不知道此次发送的报文已丢失，以为连接已建立，便会开始传输数据（seq=12）。而服务端由于没有收到 第三次握手（ACK，seq=11），它期待的seq=11，和收到报文的seq=12并不匹配，便会返回 RST 以断开异常连接。

3.2. 客户端没有发送数据

若客户端在建立连接后没有发送数据，服务端会 重传第二次握手，直到超出限制后关闭连接。

客户端没有收到 第三次握手（ACK），就会触发超时重传机制重新发送 第二次握手（SYN+ACK），若超过重传次数依旧没有收到客户端的确认报文，服务端就会关闭这个连接。

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参考资料

TCP 是如何工作的？三次握手和 四次挥手是什么？

Tcp为啥三次握手，两次行不行？从理解的角度吃透它

小林coding - TCP连接建立