TCP/IP協(xié)議中三次握手過程及原因是什么

這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)TCP/IP協(xié)議中三次握手過程及原因是什么，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

三次握手都做什么？

三次握手 建立起 TCP連接 的 reliable，分配初始序列號和資源，在相互確認之后開始數(shù)據(jù)的傳輸。有 主動打開(一般是client) 和 被動打開(一般是server)。

TCP使用3次握手建立一條連接，該握手初始化了傳輸可靠性以及數(shù)據(jù)順序性必要的信息，這些信息包括兩個方向的初始序列號，確認號由初始序列號生成，使用3次握手是因為3次握手已經(jīng)準備好了傳輸可靠性以及數(shù)據(jù)順序性所必要的信息，該握手的第3次實際上并不是需要單獨傳輸?shù)?，完全可以和?shù)據(jù)一起傳輸。詳細過程如下所示：

第一步，Client會進入SYN_SENT狀態(tài)，并發(fā)送Syn 消息給Server端，SYN標志位在此場景下被設(shè)置為1，同時會帶上Client這端分配好的Seq號，這個序列號是一個U32的整型數(shù)，該數(shù)值的分配是根據(jù)時間產(chǎn)生的一個隨機值，通常情況下每間隔4ms會加1。除此之外還會帶一個MSS，也就是最大報文段長度，表示Tcp傳往另一端的最大數(shù)據(jù)塊的長度。

第二步，Server端在收到，Syn消息之后，會進入SYN_RCVD狀態(tài)，同時返回Ack消息給Client，用來通知Client，Server端已經(jīng)收到SYN消息并通過了確認。這一步Server端包含兩部分內(nèi)容，一部分是回復(fù)Client的Syn消息，其中ACK=1，Seq號設(shè)置為Client的Syn消息的Seq數(shù)值+1；另一部分是主動發(fā)送Sever端的Syn消息給Client，Seq號碼是Server端上面對應(yīng)的序列號，當然Syn標志位也會設(shè)置成1，MSS表示的是Server這一端的最大數(shù)據(jù)塊長度。

第三步，Client在收到第二步消息之后，首先會將Client端的狀態(tài)從SYN_SENT變換成ESTABLISHED,此時Client發(fā)消息給Server端，這個方向的通道已經(jīng)建立成功，Client可以發(fā)送消息給Server端了，Server端也可以成功收到這些消息。其次，Client端需要回復(fù)ACK消息給Server端，消息包含ACK狀態(tài)被設(shè)置為1，Seq號碼被設(shè)置成Server端的序列號+1。（備注：這一步往往會與Client主動發(fā)起的數(shù)據(jù)消息，合并到一起發(fā)送給Server端。）

第四步，Server端在收到這個Ack消息之后，會進入ESTABLISHED狀態(tài)，到此時刻Server發(fā)向Client的通道連接建立成功，Server可以發(fā)送數(shù)據(jù)給Client，TCP的全雙工連接建立完成。

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為什么需要三次握手？

TCP的連接因為是全雙工的，也就是Client和Server兩端，發(fā)送消息兩個方向的連接都要建立成功。如果要保證雙向連接都成功的話，三次通信是最少的次數(shù)了。大于三次的話，后面的次數(shù)通信就沒有必要了，是在浪費資源。

二次的話，會怎么樣，可不可以呢？答案是不可以，我們來看下，下面的場景。

在談?wù)撨@個之前，我們先要知道TCP是基于IP協(xié)議的，而IP協(xié)議是有路由的，IP協(xié)議不能夠保證先發(fā)送的數(shù)據(jù)先到達，這當中依賴于IP協(xié)議底層的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，以及Client與Server之間的路由跳數(shù)。

Client在發(fā)送完Syn消息1，這里稱作Syn1之后，假設(shè)因為網(wǎng)絡(luò)原因，Syn1并沒有到達Server端，這個時候Client端已經(jīng)超時，Client之后重新發(fā)起SYN消息，這里稱作Syn2。結(jié)果由于網(wǎng)絡(luò)原因Syn2先到達Server，Server于是與Client基于Syn2建立了連接，結(jié)果沒過多久Syn1又到達了Server,Server于是關(guān)掉了Syn2建立的那條連接，又重新建立了一條連接。對于Client來說新建立的這條連接是早就過時的，所以Client不會在這條連接上發(fā)送任何數(shù)據(jù)，這就導致了Server端長時間收不到數(shù)據(jù)，Client新的連接被斷掉了。

三次握手失敗了會怎么樣？

這里要看是在那個階段失敗的，Client在發(fā)送SYN之后沒有收到ACK消息，Client會進行重傳，第一次重傳時間5.5-6s之間，第二次重傳會是24s，不成功還會繼續(xù)嘗試，伯克利系統(tǒng)在超過75s之后，如果還是不成功，會放棄嘗試連接。（備注：這里面的重傳時間設(shè)置，與底層的定時器設(shè)置有過關(guān)系，可以參考TCP/IP詳解卷1，這里不做詳談。）

如果Server沒有收到最后的一次Ack消息，同樣的原理，Server也會進行重傳第二步的Syn+Ack消息。

三次握手的狀態(tài)轉(zhuǎn)換？

TCP的狀態(tài)變化圖如下所示，Client和Server的初始狀態(tài)都是CLOSED狀態(tài)，其中：

Client:

CLOSED-----發(fā)送Syn 消息--->SYN_SENT-----收到Server端發(fā)回的SYN+ACK--->ESTABLISHED---發(fā)送和接收數(shù)據(jù)-->......

Server:

CLOSED----收到Client端發(fā)送過來的SYN消息-->SYN_RCVD-----發(fā)送SYN+ACK消息--->SYN_RCVD----收到Client發(fā)回來的ACK消息--->ESTABLISHED-----發(fā)送和接收數(shù)據(jù)-->......

其中TCP的三次握手與Scoket的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系如下所示：

備注：connect時，觸發(fā)了連接請求，向服務(wù)器發(fā)送了SYN J包，這時connect進入阻塞狀態(tài)；服務(wù)器監(jiān)聽到連接請求，即收到SYN J包，調(diào)用accept函數(shù)接收請求向客戶端發(fā)送SYN K ，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態(tài)；客戶端收到服務(wù)器的SYN K ，ACK J+1之后，這時connect返回，并對SYN K進行確認；服務(wù)器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連接建立。

上述就是小編為大家分享的TCP/IP協(xié)議中三次握手過程及原因是什么了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。