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TCP协议为什么需要三次握手?

TCP协议为什么需要三次握手?

作者: 梅花小筑 | 来源:发表于2018-10-22 20:54 被阅读270次

    最近一段时间,看了Linux内核中的网络部分源码。在看完之后,一个很基本又经典的问题又浮现在我的脑海即“TCP协议为什么需要三次握手”,以前看过一些文章,但自己觉得都不是很清晰。下午有了点自己的想法,记录一下。

    我们知道,TCP协议是一个面向连接的,可靠,全双工的传输协议。其中全双工的意思是说,通信双方可以同时发送,接收数据,类似于打电话。那么为了能确保这样的连接可以成功建立,至少需要保证通信双方至少可以可靠地发送,接受一次数据。为了方便叙述,假设参与通信的双方称为A,B。则在建立连接时,需要让A和B都认为自己和对方都可以发送,接收数据。在连接还没开始建立时,双方均认为自己无法发送和接收数据。方便表述,列表如下(左上角的字母表示站在谁的视角)


    连接建立前A的认知 连接建立前B的认知

    假设A发起TCP连接,向B发送SYN包。如下图所示。

    A首先向B发送SYN包

    在B还未收到该SYN包之前,A和B的对自身能力的认知的变化是,A可以认识到自己是有发送数据包的能力的,至于自己能否接收数据包,B能否接收,能否发送数据包,都是未知的,就认为没有此能力。如下图


    A发送完SYN包后,A对自身能力的认知
    A发送完SYN包后,B对自身能力的认知

    在B接收到SYN包后,B就可以认为自己有接收数据包的能力,也可以知道对端A有发送数据包的能力(因为接收到了SYN包)。A的认知还未变化,如下图所示。


    B收到SYN包后,A认知没有变化
    B收到SYN包后,认识到A可以发送包,自己可以接收包

    B收到SYN包后,按照协议,会发送SYN+ACK包。如下图所示。

    B发出SYN+ACK

    在这之后,在A接收到该包之前。B就可以认为自己有发送包的能力。此时,A,B的认知变为:


    A依然没有变化,因为还未接收到SYN+ACK包 B可以认为自己有发送包的能力

    在A收到SYN+ACK包后,A就可以认为自己有接收数据包的能力,并且B成功收到了自己的SYN数据包,B也有了接收数据的能力。同时这个SYN+ACK是B发来的,也就知道了B有发送数据的能力。此时,A,B的认知变成:


    A收到SYN+ACK包后,已经认为可以与B全双工通信
    A收到SYN+ACK包后,B的认知还没有变化

    在此时,看到A端已经可以认为自己,对端B都具有了发送,接收的能力。但这是B还无法确认A有正常接收自己数据包的能力。所以需要A再次发送一个ACK包,来让B确认自己可以正常接收数据包,“点亮”B的所有“认知”。从而正常地进行全双工通信,如下图:


    A发回ACK包

    在B成功接收A发来的ACK包后,A,B就都可以认为自己,对端都有发送和接收数据的能力。如下图


    A已经认为可以全双工通信 在B收到A发来的ACK包后,可以确认A成功收到了自己发的SYN+ACK包

    从以上流程可以看到,3次握手,是可以让通信双发达成自己,对方都可以进行正常全双工通信认知的最少“捂手”次数。所以TCP选择了3次握手~

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