tcp为何要三次握手

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TCP三次握手

PS：TCP协议中，主动发起请求的一端称为『客户端』，被动链接的一端称为『服务端』。不论是客户端仍是服务端，TCP链接创建完后都能发送和接收数据。

起初，服务器和客户端都为CLOSED状态。在通讯开始前，双方都得建立各自的传输控制块（TCB）。
服务器建立完TCB后遍进入LISTEN状态，此时准备接收客户端发来的链接请求。

第一次握手
客户端向服务端发送链接请求报文段。该报文段的头部中SYN=1，ACK=0，seq=x。请求发送后，客户端便进入SYN-SENT状态。

• PS1：SYN=1，ACK=0表示该报文段为链接请求报文。
• PS2：x为本次TCP通讯的字节流的初始序号。
  TCP规定：SYN=1的报文段不能有数据部分，但要消耗掉一个序号。

第二次握手
服务端收到链接请求报文段后，若是赞成链接，则会发送一个应答：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1。
该应答发送完成后便进入SYN-RCVD状态。

• PS1：SYN=1，ACK=1表示该报文段为链接赞成的应答报文。
• PS2：seq=y表示服务端做为发送者时，发送字节流的初始序号。
• PS3：ack=x+1表示服务端但愿下一个数据报发送序号从x+1开始的字节。

第三次握手
当客户端收到链接赞成的应答后，还要向服务端发送一个确认报文段，表示：服务端发来的链接赞成应答已经成功收到。
该报文段的头部为：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1。
客户端发完这个报文段后便进入ESTABLISHED状态，服务端收到这个应答后也进入ESTABLISHED状态，此时链接的创建完成！

为何链接创建须要三次握手，而不是两次握手？
防止失效的链接请求报文段被服务端接收，从而产生错误。

PS：失效的链接请求：若客户端向服务端发送的链接请求丢失，客户端等待应答超时后就会再次发送链接请求，此时，上一个链接请求就是『失效的』。

若创建链接只需两次握手，客户端并无太大的变化，仍然须要得到服务端的应答后才进入ESTABLISHED状态，而服务端在收到链接请求后就进入ESTABLISHED状态。此时若是网络拥塞，客户端发送的链接请求迟迟到不了服务端，客户端便超时重发请求，若是服务端正确接收并确认应答，双方便开始通讯，通讯结束后释放链接。此时，若是那个失效的链接请求抵达了服务端，因为只有两次握手，服务端收到请求就会进入ESTABLISHED状态，等待发送数据或主动发送数据。但此时的客户端早已进入CLOSED状态，服务端将会一直等待下去，这样浪费服务端链接资源。

TCP四次挥手

 

TCP链接的释放一共须要四步，所以称为『四次挥手』。
咱们知道，TCP链接是双向的，所以在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的链接，后两次挥手用于断开另外一方向的链接。

第一次挥手
若A认为数据发送完成，则它须要向B发送链接释放请求。该请求只有报文头，头中携带的主要参数为：
FIN=1，seq=u。此时，A将进入FIN-WAIT-1状态。

• PS1：FIN=1表示该报文段是一个链接释放请求。
• PS2：seq=u，u-1是A向B发送的最后一个字节的序号。

第二次挥手
B收到链接释放请求后，会通知相应的应用程序，告诉它A向B这个方向的链接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态，并向A发送链接释放的应答，其报文头包含：
ACK=1，seq=v，ack=u+1。

• PS1：ACK=1：除TCP链接请求报文段之外，TCP通讯过程当中全部数据报的ACK都为1，表示应答。
• PS2：seq=v，v-1是B向A发送的最后一个字节的序号。
• PS3：ack=u+1表示但愿收到从第u+1个字节开始的报文段，而且已经成功接收了前u个字节。

A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发送链接释放请求。

第二次挥手完成后，A到B方向的链接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。但B到A方向的链接仍然存在，B能够继续向A发送数据。

第三次挥手
当B向A发完全部数据后，向A发送链接释放请求，请求头：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。B便进入LAST-ACK状态。

第四次挥手
A收到释放请求后，向B发送确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。该状态会持续2MSL时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态，撤销TCB。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态，撤销TCB。

为何A要先进入TIME-WAIT状态，等待2MSL时间后才进入CLOSED状态？
为了保证B能收到A的确认应答。
若A发完确认应答后直接进入CLOSED状态，那么若是该应答丢失，B等待超时后就会从新发送链接释放请求，但此时A已经关闭了，不会做出任何响应，所以B永远没法正常关闭

 

 

之因此存在 3-way hanshake 的说法，是由于 TCP 是双向通信协议，做为响应一方(Responder) 要想初始化发送通道，必须也进行一轮 SYN + ACK。因为 SYN ACK 在 TCP 分组头部是两个标识位，所以处于优化目的被合并了。因此达到双方都能进行收发的状态只须要 3 个分组

在谢希仁著《计算机网络》第四版中讲“三次握手”的目的是“为了防止已失效的链接请求报文段忽然又传送到了服务端，于是产生错误”。在另外一部经典的《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，“已失效的链接请求报文段”的产生在这样一种状况下：client发出的第一个链接请求报文段并无丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以至延误到链接释放之后的某个时间才到达server。原本这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的链接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的链接请求。因而就向client发出确认报文段，赞成创建链接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的链接就创建了。因为如今client并无发出创建链接的请求，所以不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却觉得新的运输链接已经创建，并一直等待client发来数据。这样，server的不少资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法能够防止上述现象发生。例如刚才那种状况，client不会向server的确认发出确认。server因为收不到确认，就知道client并无要求创建链接。