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详细介绍一下建立TCP连接的三次握手机制?

lipiwang 2024-10-25 15:49 13 浏览 0 评论

TCP三次握手机制，是建立可靠传输连接的基础操作，通过三次握手机制确保了客户端与服务端可以建立起一个稳定、可靠的全双工通信连接。三次握手能够使得通信双方确定通信的能力、同步序列号、防止出现重复连接的情况出现。下面我们就来详细介绍一下TCP三次握手的具体操作过程。

三次握手的具体过程

三次握手包括客户端和服务器之间的三个消息交互并且涉及到了两个关键标志位：SYN（Synchronize）和ACK（Acknowledge）。

第一次握手：客户端发送连接请求（SYN）

首先第一次握手，客户端会向服务端发送一个SYN的报文，该报文包含一个初始序列号（Sequence Number），假设为x。表明它想与服务端建立起连接，此时，客户端进入SYN-SENT状态，报文内容如下所示。

SYN=1, Seq=x

其作用就是客户端告诉服务端，它希望建立连接，并同步序列号。

第二次握手：服务器同意连接请求并响应（SYN+ACK）

服务器收到客户端的SYN报文后，回复一个SYN+ACK报文，其中ACK表示确认客户端的序列号即ACK=x+1，SYN表示同意，这个时候服务器发送一个自己的初始序列号，假设为y，表示它也希望建立连接。此时，服务器进入SYN-RCVD状态。

SYN=1, ACK=1, Seq=y, Ack=x+1

第三次握手：客户端确认连接（ACK）

客户端收到服务端的SYN+ACK后，回复一个确认ACK报文，确认服务端的序列号，ACK=y+1，表示确认服务端的序列号。同时，客户端可以开始发送数据。之后，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。

ACK=1, Seq=x+1, Ack=y+1

客户端确认服务端的SYN请求，连接正式建立。双方进入ESTABLISHED状态，可以开始数据传输。

握手状态转换

  • 客户端：CLOSED → SYN-SENT → ESTABLISHED
  • 服务器：CLOSED → LISTEN → SYN-RCVD → ESTABLISHED

为什么需要三次握手，而不是两次或四次？

两次握手的局限性

如果只有两次握手，那么当客户端发送SYN，服务端如果直接返回SYN+ACK并建立连接，在这种情况下，会导致服务端无法确认客户端是否能正常收到其SYN+ACK报文，也就是说无法保证客户端还能否正常接收消息，如果此时同步消息，容易导致连接状态不同步问题。

三次握手的充分性

三次握手可以确保双方的发送和接收能力，以及序列号的同步，是建立可靠连接的最简方案。

四次握手的冗余性

四次握手并非必须，根据上面的介绍，我们知道第三次握手后客户端与服务器已经确认双方的通信能力，因此第四次并无意义。

总结

三次握手通过SYN和ACK报文，确保了客户端和服务端之间的通信通道是可靠的、同步的，并且为后续数据的可靠传输提供了基础支持。这是也是TCP协议能够保证可靠传输的核心机制之一。

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