TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

2018年5月29日10:17:05 1 2,078 views
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三次握手

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

两次握手(情况1)

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

两次握手(情况2)

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

OK,下面正经地来回答下这个问题,要搞清楚这个问题,首先得了解TCP究竟是如何保证可靠传输的。

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

PS:TCP协议中,主动发起请求的一端称为『客户端』,被动连接的一端称为『服务端』。不管是客户端还是服务端,TCP连接建立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。在通信开始前,双方都得创建各自的传输控制块(TCB)。
服务器创建完TCB后遍进入LISTEN状态,此时准备接收客户端发来的连接请求。

第一次握手

客户端向服务端发送连接请求报文段。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表示该报文段为连接请求报文。
  • PS2:x为本次TCP通信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

服务端收到连接请求报文段后,如果同意连接,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表示该报文段为连接同意的应答报文。
  • PS2:seq=y表示服务端作为发送者时,发送字节流的初始序号。
  • PS3:ack=x+1表示服务端希望下一个数据报发送序号从x+1开始的字节。

第三次握手

当客户端收到连接同意的应答后,还要向服务端发送一个确认报文段,表示:服务端发来的连接同意应答已经成功收到。
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,此时连接的建立完成!

为什么连接建立需要三次握手,而不是两次握手?

防止失效的连接请求报文段被服务端接收,从而产生错误。

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

若建立连接只需两次握手,客户端并没有太大的变化,仍然需要获得服务端的应答后才进入ESTABLISHED状态,而服务端在收到连接请求后就进入ESTABLISHED状态。此时如果网络拥塞,客户端发送的连接请求迟迟到不了服务端,客户端便超时重发请求,如果服务端正确接收并确认应答,双方便开始通信,通信结束后释放连接。此时,如果那个失效的连接请求抵达了服务端,由于只有两次握手,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,这样浪费服务端连接资源。

TCP四次挥手

TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

TCP连接的释放一共需要四步,因此称为『四次挥手』。

我们知道,TCP连接是双向的,因此在四次挥手中,前两次挥手用于断开一个方向的连接,后两次挥手用于断开另一方向的连接。

第一次挥手

若A认为数据发送完成,则它需要向B发送连接释放请求。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连接释放请求。
  • 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收到连接释放请求后,会通知相应的应用程序,告诉它A向B这个方向的连接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态,并向A发送连接释放的应答,其报文头包含:
ACK=1,seq=v,ack=u+1。

  • PS1:ACK=1:除TCP连接请求报文段以外,TCP通信过程中所有数据报的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表示希望收到从第u+1个字节开始的报文段,并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发送连接释放请求。

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

第三次挥手

当B向A发完所有数据后,向A发送连接释放请求,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。

为什么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,那么如果该应答丢失,B等待超时后就会重新发送连接释放请求,但此时A已经关闭了,不会作出任何响应,因此B永远无法正常关闭。

 

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Wangxiao

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目前评论:1   其中:访客  1   博主  0

    • avatar 岩兔站 1

      这个科普的好,学习了