三次握手
复习
- TCP 为什么需要连接：可靠传输需要双方维护并同步状态
- 端口：用 IP 与端口共同标识通信端点
- UDP：无连接，不维护任何通信状态
TL;DR
- 三次握手让双方确认彼此的收发能力
- 同时交换并确认各自的初始序号
- 需要三次而不是两次，是为了防止旧的请求造成误连接
- 握手完成，连接才算真正建立
正文
上一章说，建立连接就是双方对齐状态。具体怎么对齐？这就是著名的三次握手（three-way handshake）。
三步走
过程可以简化成三句话：
- 客户端发一个 SYN：“我想连你，我的初始序号是 x。”
- 服务器回一个 SYN + ACK：“收到，我同意。我的初始序号是 y，也确认你的 x。”
- 客户端再回一个 ACK：“收到你的 y，我们开始吧。”
三步过后，双方都拿到并确认了对方的初始序号，也都确认了“我发的你能收到，你发的我也能收到”。状态对齐，连接建立。
为什么不是两次
这是最经典的问题：既然一来一回就能确认双方收发正常，为什么还要第三次？
关键在于防止“迟到的旧请求”造成错误连接。
设想一个很久以前发出、却被网络耽搁的旧 SYN，这会儿才姗姗来迟地到达服务器。如果只握手两次，服务器收到它、回一个确认，就单方面认为连接建立了，开始等待数据——可客户端根本没想连，于是服务器白白占用资源，等一个永远不会来的对话。
有了第三次，情况就不同：客户端收到服务器的确认后，会发现“我根本没发过这个请求”，于是不理它。服务器收不到第三次，就知道对方并不想连，连接不会真正建立。 这第三次，起到了确认“这次握手确实是当前双方都认的”的作用。
它到底确认了什么
换个角度总结，三次握手其实确认了三件事：
- 客户端能发、服务器能收
- 服务器能发、客户端能收
- 双方就初始序号达成了一致
而初始序号为什么不能固定从 0 开始？主要是为了避免与网络上残留的旧数据包发生混淆。序号从随机值起步，能让每次连接的数据都“对得上号”。
连接建好了，接下来就可以安心传数据了。可靠传输的细节，从“序号与确认”开始。
思考题 1
为什么两次握手不够，必须要有第三次？
思考题 2
三次握手到底确认了哪几件事？
小结
知识点
- 三次握手：SYN、SYN+ACK、ACK
- 它同步双方的初始序号与收发能力
- 第三次可防止迟到的旧请求造成误连接
- 初始序号取随机值，避免与旧包混淆
参考资料
- Wikipedia(zh)：传输控制协议：包含连接建立与状态管理
- Wikipedia(zh)：握手 (技术)：通信双方协商建立连接的过程
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
因为要考虑迟到的旧连接请求。只握手两次时，服务器收到一个迟到的旧 SYN 就可能误以为要建立连接，白白等待。加上第三次，客户端面对自己没发过的请求会不予理睬，服务器收不到第三次，就不会建立无效连接。
思考题 2
它确认了：客户端能发且服务器能收、服务器能发且客户端能收，以及双方就各自的初始序号达成一致。这三件事齐备，可靠传输所需的状态才算对齐。
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设计师 | 南国微雪