在学习TCP三次握手的过程前,首先熟悉几个缩写简称:
TCB | 传输控制块,打开后服务器/客户端进入监听(LISTEN)状态 |
SYN | TCP报文标志位,该位为1时表示发起一个新连接 |
ACK | TCP报文标志位,该位为1时,确认序号有效,确认接收到消息。TCP规定,在连接建立后所有报文的传输都必须把ACK置1 |
seq | sequence number,报文初始序列号,代表发送的第一个字节的序号 |
ack | acknowledgement number,报文确认序号,代表希望收到的下一个数据的第一个字节的序号 |
熟悉上面几个标志位和序列号含义后,下面来看TCP的三次握手过程:
先上几个帮助理解的点:
不管请求还是应答,都是带两种数据:请求号SYN/应答号ACK + 数据包报文号;
请求时要发请求号SYN,应答时要发送应答号ACK;在数据包传送时,发送方要发送当前数据包报文号seq和确认收到上一个数据包的确认报文号ack。
下面结合示意图来理解三次握手过程:
前期:
TCP服务器创建传输控制块TCB,进入监听LISTEN状态,准备接收请求。
第一次握手:客户端——请求(发送请求SYN+数据包当前序列号seq,无需应答)
客户端创建传输控制块TCB,进入监听LISTEN状态。
设置SYN=1,表示这是握手报文,并发送给服务器
设置发送的数据包序列号seq=x
此时客户端处于同步已发送SYN-SENT状态
第二次握手:服务器——确认(发送应答ACK+请求SYN+确认收到上一个数据包的确认号ack+ 当前数据包序列号seq)
设置ACK=1,表示确认应答。
设置ack=x+1,表示已收到客户端x之前的数据,希望下次数据从x+1开始
设置SYN=1,表示握手报文,并发送给客户端
设置发送的数据包序列号seq=y
此时服务器处于同步已接收SYN-RCVD状态
第三次握手:客户端——确认服务器的确认(发送应答ACK+确认收到上一个数据包的确认号ack+ 当前数据包序列号seq ,连接已建立,无需请求)
设置ACK=1,表示确认应答。
设置ack=y+1,表示收到服务器发来的序列号为seq=y的数据包,希望下次数据从y+1开始
设置seq=x+1,表示接着上一个数据包seq=x继续发送
至此三次握手结束,连接建立
为什么要使用三次握手机制?
1.为了阻止历史连接
若网络状况不好的时候,客户端发送的SYN信号未能及时传输给服务器。当网络恢复时已经失效的SYN信号又到达服务器。如果只有两次握手便可建立连接,那么此时客户端就不知道这个连接是不是已经失效了的历史连接,从而导致错误的发生。三次握手时,客户端便可以根据上下文来判断此次连接是否为历史连接,避免错误的发生。
2. 为了避免服务器开启无用连接增加服务器开销
客户端设置了一个超时时间,超过了就重新发送一个TCP连接请求。如果没有第三次握手的话,服务端是不知道客户端是否收到服务返回的信息的,这样没有给服务器端一个创建还是关闭连接端口的请求,服务器端的端口就一直开着,等到客户端因超时重新发出请求时,服务器就会重新开启一个端口连接。那么服务器端上没有接收到请求数据的上一个端口就一直开着,长此以往,这样的端口多了,就会造成服务器端开销的严重浪费。