TCP连接建立过程中为什么需要“三次握手”

传输控制协议（Transmission Control Protocol, TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议。是专门为了在不可靠的互联网络上提供一个可靠的端到端字节流而设计的。互联网络与单个网络不同，因为互联网络的不同部分可能有着截然不同的拓扑、带宽、延迟、分组大小和其他参数。TCP的设计目标是能够动态的适应互联网络的这些特性，而且当面对多种失败的时候仍然能够健壮。

每一次TCP连接都需要三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。“三次握手”就发生在连接建立阶段。“三次握手”的具体过程网上有很多详解。可自行Google之。这里探讨的是——为什么需要“三次握手”。

我Google该问题答案后发现，网络上对于“三次握手”的过程都有很详细的描述，但对于为什么需要“三次握手”来建立连接却没有很好的答案。只能求助于书本了。

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》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。这两种不用的表述其实阐明的是同一个问题。

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发送数据。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。”

这个例子很清晰的阐释了“三次握手”对于建立可靠连接的意义。

在Google Groups的TopLanguage中看到一帖讨论TCP“三次握手”觉得很有意思。贴主提出“TCP建立连接为什么是三次握手？”的问题，在众多回复中，有一条回复写道：“这个问题的本质是, 信道不可靠, 但是通信双发需要就某个问题达成一致. 而要解决这个问题,  无论你在消息中包含什么信息, 三次通信是理论上的最小值. 所以三次握手不是TCP本身的要求, 而是为了满足"在不可靠信道上可靠地传输信息"这一需求所导致的. 请注意这里的本质需求,信道不可靠, 数据传输要可靠. 三次达到了, 那后面你想接着握手也好, 发数据也好, 跟进行可靠信息传输的需求就没关系了. 因此,如果信道是可靠的, 即无论什么时候发出消息, 对方一定能收到, 或者你不关心是否要保证对方收到你的消息, 那就能像UDP那样直接发送消息就可以了.”。这可视为对“三次握手”目的的另一种解答思路。