计算机网络基础–TCP 三次握手过程

假设有一个发送方计算机和一个接收方计算机，纵向为时间轴

第一次握手

假设首先是发送方主动和接收方建立连接，所以，发送方会第一次发送一个报文（此时SYN=1，表示这是一个连接请求的报文，seq=x是同步发送方自己的序列号）

第二次握手

接收方在接收到连接请求后，也打开TCP连接，同时它也会发送一个报文，这个报文是第二次握手。报文信息中有

• SYN=1：表示是一个连接请求

• ACK=1：表示对序列号的确认

• ack=x+1：小写的ack表示的是确认号。这里的ack=x+1，表示接受方期望收到的是x+1这个序列号的值

• seq=y：同时接收方发送的报文中也会携带自己的序列号，也就是seq=y

第三次握手

发送方接收到报文之后，会进行回应，回应中的报文内容

• ACK=1：表示这个报文的确认号是有效的

• seq=x+1：发送方所携带的序列号，表示的是，当前发送方发送的数据序列号是x+1

• ack=y+1：确认号是y+1，表示发送方期望接收到接收方的序列号是y+1的数据

通过这三次的握手，TCP的连接就建立起来了

在三次握手的时间轴中，不同的时间，接收方和发送方有不同的状态

• 在接收方没有接收到数据之前，它一直处于监听状态（Listen）

• 发送方在第一个报文发送出去，到接收到第一个报文的响应之间，属于同步已发送状态（SYNC-SENT），表示已经将SYN发送出去了，并且等待对方的SYN信息

• 从接收方发送第一个报文，到接收到第二个报文之间，属于同步已接收状态（SYNC-RCVD），表示发送方发送给我的SYN信息，我已经收到了

• 然后发送方就进入建立连接（ESTABLISHED）的状态了

• 对发送方来说，只要第二次握手成功之后，发送方就建立起连接了。但是对接收方来说，只有接收到发送方的第三次握手之后，才是建立连接的状态（ESTABLISHED）

双方对于建立连接状态的时间是不一样的，发送方只要在第二次握手成功之后，就变成了建立连接的状态。但是对接收方来说，只有接收到发送方的第三次握手之后，才是建立连接的状态。双方都进入建立连接的状态之后就可以进行数据的传输了

为什么发送方要发出第三个确认报文呢？为什么两次不行？

结论：避免已经失效的连接请求报文传送到对方，引起错误

假设此时有一个发送方计算机和一个接收方计算机。首先发送方需要发送一个建立连接的请求报文（第一次握手），假设第一次握手的报文在网络中传输很久才到达接收方，因为发送了很久，所以，发送方很久都没有收到接收方的确认消息。发送方就会认为第一个报文已经超时了，所以，发送方就会第二次发送同样的报文

假设第二次发送的报文，很快就到达了对方，接收方在收到第二次的连接请求报文之后，就会进行回应，并且建立起它们之间的连接。那么，对于发送方发送的第一次的请求报文，就应该是一个失效的请求报文，因为它的功能已经被第二次的连接请求所完成了。所以，对于第一次发送的请求连接报文，在网络中游荡了很久，其实就是一个失效的请求报文了，没有作用了

如果发送方发送的两次连接请求都建立起连接了会怎么样？

先考虑第二次请求的报文，这个报文是提前到达接收方的，接收方会对它进行一个回应，回应确认之后，就建立起连接了（因为我们是假设两次握手就建立起连接）

现在考虑第一次发送的连接请求，如果两次握手就建立连接的话，对于失效的请求，它也会建立起连接，因为只要接收方回应了，就表示连接已经建立了

这样就会导致，同样的请求发送了两次，就会建立两个TCP连接的情况。这种情况是错误的，所以说，两次握手是不正确的

三次握手是如何解决两次握手导致的问题？

对于两次握手，只要接收方回应了，就表示连接建立了。而对于三次握手来说，第一个确认报文会首先到达发送方，然后发送方再发送一个确认报文（第三次握手），此时才算建立起连接

现在来考虑那个比较慢到达接收方的连接请求报文，这个报文，接收方也会发送一个确认报文给发送方（第二次握手）。但是发送方已经进行第三次握手了，因此发送方对于第二次的确认消息会忽略掉，并不会进行任何的操作。这样，第一次比较慢到达的连接请求就不会建立起连接，这就避免了两次握手所导致的错误

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/191198530