基础:TCP三次握手做了什么,为什么要握手?

1. TCP 三次握手在做些什么

1. 第一次握手

1)握手作用:客户端发出建立连接请求。

2)数据处理:客户端发送连接请求报文段,将SYN 位置为1,Sequence Numberx ;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认。

2. 第二次握手

1)握手作用:服务端收到客户端请求后,回复报文给客户端,表示客户端的报文Seq序号有效,服务器能正常接收客户端发送的数据,并同意创建新连接。

2)数据处理:服务器收到客户端的SYN 报文段,需要对这个SYN 报文段进行确认,设置Acknowledgment Numberx+1(Sequence Number+1) ;同时,自己自己还要发送SYN 请求信息,将SYN 位置为 1Sequence Number 为 y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK 报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态。

3. 第三次握手

1)握手作用:客户端收到服务端的确认报文信息后,发送报文给服务端,表示确认收到服务器端同意连接的信号。

2)数据处理:客户端收到服务器的SYN+ACK 报文段。然后将Acknowledgment Number 设置为y+1 ,向服务器发送ACK 报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED 状态,完成TCP三次握手。

4. 讨论:accept函数调用时,三次握手是否已经完成?

先来看个图:

  • 服务端首先会调用 listen 函数监听客户端的连接请求。

  • 然后服务端调用 accept 函数阻塞等待取出未决连接队列中的客户端连接。

  • 如果服务端未决连接队列一直为空,这意味着没有客户端和服务器建立连接,那么 accept 就会一直阻塞。

  • 当客户端调用 connect 函数发起连接时,如果完成tcp三次握手,那么 accept 函数会取出一个客户端连接(注意:是已经建立好的连接)然后立即返回。

注意:
accept 函数调用成功,返回的是一个已经完成 tcp 三次握手的客户端连接。如果在三次握手的过程中(最后一步),服务端没有收到客户端的ACK ,说明三次握手还没有建立完成,accept 函数依然会阻塞。

2. 为什么要三次握手

谢希仁老师在《计算机网络》中有讲到:

"三次握手的目的是:为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误"。

书中还举了个"已失效的连接请求报文段 "例子,为了方便阅读,这里对原文做了分段,具体原文描述如下:

"client 发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达 server。

本来这是一个早已失效的报文段。但 server 收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是 client 再次发出的一个新的连接请求。于是就向 client 发出确认报文段,同意建立连接。

假设不采用 "三次握手",那么只要 server 发出确认,新的连接就建立了。

由于现在 client 并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬 server 的确认,也不会向 server 发送数据(因为client现在是CLOSED状态)。

但 server 却以为新的运输连接已经建立,并一直等待 client 发来数据。

这样,server 的很多资源就白白浪费掉了。

采用 "三次握手" 的办法可以防止上述现象发生。

例如刚才那种情况,client 不会向 server 的确认发出确认。server 由于收不到确认,就知道 client 并没有要求建立连接"。

从另外一个角度来讲,三次握手是为了防止服务端一直等待从而浪费资源。

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