为什么 TCP 建立连接需要三次握手
  

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为什么 TCP 建立连接需要三次握手
        TCP 协议是我们几乎每天都会接触到的网络协议,绝大多数网络连接的建立都是基于 TCP 协议的,学过计算机网络或者对 TCP 协议稍有了解的人都知道 —— 使用 TCP 协议建立连接需要经过三次握手(three-way handshake)。

为什么需要三次握手?
        1.你听得到吗?
        2.我能听到,你听得到?
        3.我也能听到。

TCP 中的连接是什么?
         用于保证可靠性和流控制机制的信息,包括 Socket、序列号以及窗口大小叫做连接。
        所以,建立 TCP 连接就是通信的双方需要对上述的三种信息达成共识,连接中的一对 Socket 是由互联网地址标志符和端口组成的,窗口大小主要用来做流控制,最后的序列号是用来追踪通信发起方发送的数据包序号,接收方可以通过序列号向发送方确认某个数据包的成功接收。


什么我们需要通过三次握手才可以初始化 Sockets、窗口大小、初始序列号并建立 TCP 连接?
                1.通过三次握手才能阻止重复历史连接的初始化;
                2.通过三次握手才能对通信双方的初始序列号进行初始化;
                3.讨论其他次数握手建立连接的可能性;


历史连接?
        为了阻止历史的重复连接初始化造成的混乱问题,防止使用 TCP 协议通信的双方建立了错误的连接。
        所以,TCP 选择使用三次握手来建立连接并在连接引入了 RST 这一控制消息,接收方当收到请求时会将发送方发来的 SEQ+1 发送给对方,这时由发送方来判断当前连接是否是历史连接:
                1.如果当前连接是历史连接,即 SEQ 过期或者超时,那么发送方就会直接发送 RST 控制消息中止这一次连接;
                2.如果当前连接不是历史连接,那么发送方就会发送 ACK 控制消息,通信双方就会成功建立连接;


初始序列号
        TCP 需要在不稳定的网络环境中构建一个可靠的传输层,网络的不确定性可能会导致数据包的缺失和顺序颠倒等问题,常见的问题可能包括:
                1.数据包被发送方多次发送造成数据的重复;
                2.数据包在传输的过程中被路由或者其他节点丢失;
                3.数据包到达接收方可能无法按照发送顺序;


TCP 协议要求发送方在数据包中加入『序列号』字段,有了数据包对应的序列号,我们就可以:
                1.接收方可以通过序列号对重复的数据包进行去重;
                2.发送方会在对应数据包未被 ACK 时进行重复发送;
                3.接收方可以根据数据包的序列号对它们进行重新排序;
向对方发送 SYN 控制消息并携带自己期望的初始化序列号 SEQ,对方在收到 SYN 消息之后会通过 ACK 控制消息以及 SEQ+1 来进行确认。


通信次数?
        使用两次握手没有办法建立 TCP 连接,使用三次握手是建立连接所需要的最小次数。


总结:
        两次握手:无法避免历史错误连接的初始化,浪费接收方的资源;
        四次握手:TCP 协议的设计可以让我们同时传递 ACK 和 SYN 两个控制信息,减少了通信次数,所以不需要使用更多的通信次数传输相同的信息;


读者请自主思考学习
        除了使用序列号是否还有其他方式保证消息的不重不丢?
        UDP 协议有连接的概念么,它能保证数据传输的可靠么?

打赏鼓励作者,期待更多好文!

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暂无人打赏

新手727241 发表于 2020-9-17 17:55
  
感谢分享
Sangfor_闪电回_朱丽 发表于 2020-9-18 10:16
  
您好,感谢楼主带来的知识干货分享,已将文章放入技术博客中,以便让更多的用户参考和学习!

原创分享计划,要求为作者原创,建议楼主可以整理网上的学习笔记,但需要补充一些结合实际使用的案例,感谢您的支持!本次文章暂不做收录!
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