【计算机网络】TCP三次握手

三次握手（Three-Way Handshake）是 TCP（传输控制协议） 建立连接的过程，确保通信双方能够同步序列号并确认彼此的收发能力。这个过程是 TCP 可靠性的基础，以下是三次握手的详细步骤：
如下图所示：

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三次握手的步骤

1. 第一次握手（SYN）

   • 客户端向服务器发送一个 SYN（Synchronize Sequence Numbers） 报文，表示请求建立连接。
   • 该报文中包含客户端的初始序列号（ISN，Initial Sequence Number）。
   • 客户端进入 SYN_SENT 状态。
     

2. 第二次握手（SYN + ACK）

   • 服务器收到客户端的 SYN 报文后，会回复一个 SYN + ACK 报文。
     • SYN：服务器发送自己的初始序列号（ISN）。
     • ACK：确认客户端的 SYN 报文，值为客户端的 ISN + 1。
   • 服务器进入 SYN_RECEIVED 状态。
     

3. 第三次握手（ACK）

   • 客户端收到服务器的 SYN + ACK 报文后，会发送一个 ACK 报文，确认服务器的 SYN 报文。
     • ACK：值为服务器的 ISN + 1。
   • 客户端进入 ESTABLISHED 状态。
   • 服务器收到 ACK 报文后，也进入 ESTABLISHED 状态。
     

至此，TCP 连接建立成功，双方可以开始数据传输。

抓包如下图所示：

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三次握手的作用

1. 同步序列号

   • 双方交换初始序列号（ISN），用于后续数据传输的排序和确认。

2. 确认双方的收发能力

   • 通过三次交互，确认客户端和服务器都具有发送和接收数据的能力。

3. 防止历史连接的干扰

   • 如果客户端发送了一个旧的 SYN 报文（由于网络延迟），服务器会回复 SYN + ACK，客户端可以根据上下文判断是否接受该连接。如果不接受，可以发送 RST 报文终止连接。

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三次握手的报文结构

• SYN 报文：标志位 SYN = 1，序列号为 ISN。
• SYN + ACK 报文：标志位 SYN = 1，ACK = 1，序列号为服务器的 ISN，确认号为客户端的 ISN + 1。
• ACK 报文：标志位 ACK = 1，确认号为服务器的 ISN + 1。

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为什么需要三次握手？

• 两次握手不够：如果只有两次握手，服务器无法确认客户端是否收到了自己的 SYN + ACK 报文，可能导致服务器单方面建立连接，浪费资源。
• 防止历史连接问题：三次握手可以避免旧的 SYN 报文导致错误连接。

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三次握手的缺点

• 延迟较高：三次握手需要 1.5 RTT（Round-Trip Time）的时间，增加了连接建立的延迟。
• SYN 泛洪攻击：攻击者伪造大量 SYN 报文，耗尽服务器资源，导致拒绝服务（DoS）。

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总结

三次握手是 TCP 协议中建立可靠连接的关键步骤，通过同步序列号和确认双方的收发能力，确保数据传输的可靠性。尽管它增加了连接建立的延迟，但这是 TCP 可靠性和稳定性的重要保障。