TCP的三次握手

1、概述

TCP三次握手是浏览器和服务器建立连接的方式，目的是为了使二者能够建立连接，便于后续的数据交互传输。

第一次握手：浏览器向服务器发起建立连接的请求。

第二次握手：服务器告诉浏览器，我同意你的连接请求，同时我也向你发起建立连接的请求。

第三次握手：浏览器也告诉服务器，我同意建立连接。

至此，双方都知道对方同意建立连接，并准备好了进行数据传输。

2、具体过程

参数说明

SYN：

• TCP报文中的标志位字段之一。
• 在建立连接时使用，用来同步序号。
  • 当 SYN=1，ACK=0 时，表示这是一个请求建立连接的报文段。
  • 当 SYN=1，ACK=1 时，表示对方同意建立连接。
  • SYN=1 时，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中 SYN 才为 1。

ACK：

• TCP报文中的标志位字段之一。

• 表示前面的确认号字段是否有效，ACK=1 时表示有效。只有当 ACK=1 时，前面的确认号字段才有效。

• TCP 规定，连接建立后，ACK 必须为 1。

seq：

• TCP报文中的序列号字段。
• 占32位（bit），表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中，所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。

ack：

• TCP报文中的确认号字段。
• 占32位（bit），表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。

0、初始状态

服务端监听某个端口，处于 LISTEN 状态。

1、客户端发送TCP连接请求

客户端会随机一个初始序列号seq=x（client_isn），设置SYN=1 ，表示这是SYN握手报文。

然后就可以把这个 SYN 报文发送给服务端了，表示向服务端发起连接，之后客户端处于 同步已发送状态。

2、服务端发送针对TCP连接请求的确认

服务端收到客户端的 SYN 报文后，也随机一个初始序列号seq=y（server_isn）

设置ack=x+1，表示收到了客户端的x之前的数据，希望客户端下次发送的数据从x+1开始。

设置 SYN=1 和 ACK=1。表示这是一个SYN握手和ACK确认应答报文。

最后把该报文发给客户端，该报文也不包含应用层数据，之后服务端处于同步已接收状态。

3、客户端发送确认的确认

客户端收到服务端报文后，还要向服务端回应最后一个应答报文。

将ACK置为 1 ，表示这是一个应答报文。

设置ack=y+1 ，表示收到了服务器的y之前的数据，希望服务器下次发送的数据从y+1开始。

最后把报文发送给服务端，这次报文可以携带数据，之后客户端处于连接已建立状态。

服务器收到客户端的应答报文后，也进入连接已建立状态。

3、为什么是三次握手？

3.1、主要原因是为了防止历史连接。

三次握手的时候，如果网络拥堵，第一次握手的SYN包没能到达服务端，那么客户端就会连续发送多次SYN建立连接的报文，那就有可能出现一个【后发送的SYN报文】比一个【早发送的SYN报文】早到达服务端。

那么此时服务端就会回一个 SYN + ACK 报文给客户端；

• 如果是两次握手连接，就不能判断当前的连接是否是历史连接，导致错误。
• 如果是三次握手连接，客户端收到后可以根据自身的上下文，判断这是一个历史连接（序列号过期或超时），那么客户端就会发送 RST 报文给服务端，中止这一次连接。

3.2、三次握手可以避免资源浪费

如果只有两次握手，当客户端的 SYN 请求连接在网络中阻塞，客户端没有接收到 ACK 报文，就会重新发送 SYN。

如果是三次握手，第三次握手时服务器可以得到客户端的ack，知道连接已成功建立。

如果没有第三次握手，服务器不清楚客户端是否收到了自己发送的建立连接的 ACK 确认信号，所以每收到一个 SYN 就只能先主动建立一个连接。

如果客户端的 SYN 阻塞了，重复发送多次 SYN 报文，那么服务器在收到请求后就会建立多个冗余的无效链接，造成不必要的资源浪费。

学习参考：

• TCP-三次握手