TCP 連接的細(xì)節(jié)問題

先來描述下三次握手連接:

第一次握手:A 的 TCP 客戶端進(jìn)程也是首先創(chuàng)建傳輸控制塊 TCB锤悄。然后教硫,在打算建立 TCP 連接時(shí)丘侠,
向 B 發(fā)出連接請求報(bào)文段徒欣,這時(shí)首部中的同步位 SYN=1打肝,同時(shí)選擇一個(gè)初始序號 seq = x。TCP 規(guī)
定粗梭,SYN 報(bào)文段(即 SYN = 1 的報(bào)文段)不能攜帶數(shù)據(jù),但要消耗掉一個(gè)序號滞乙。這時(shí)鉴嗤,TCP 客戶進(jìn)
程進(jìn)入 SYN-SENT(同步已發(fā)送)狀態(tài)。

第二次握手:B 收到連接請求報(bào)文后兔簇,如果同意建立連接硬耍,則向 A 發(fā)送確認(rèn)。在確認(rèn)報(bào)文段中應(yīng)把
SYN 位和 ACK 位都置 1经柴,確認(rèn)號是 ack = x + 1口锭,同時(shí)也為自己選擇一個(gè)初始序號 seq = y介杆。請注
意,這個(gè)報(bào)文段也不能攜帶數(shù)據(jù)春哨,但同樣要消耗掉一個(gè)序號
赴背。這時(shí) TCP 服務(wù)端進(jìn)程進(jìn)入 SYNRCVD(同步收到)狀態(tài)。

第三次握手:TCP 客戶進(jìn)程收到 B 的確認(rèn)后凰荚,還要向 B 給出確認(rèn)。確認(rèn)報(bào)文段的 ACK 置 1缆毁,確認(rèn)號
ack = y + 1到涂,而自己的序號 seq = x + 1颁督。這時(shí) ACK 報(bào)文段可以攜帶數(shù)據(jù)浇雹。但如果不攜帶數(shù)據(jù)則不
消耗序號,這種情況下吠裆,下一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文段的序號仍是 seq = x + 1虎锚。這時(shí),TCP 連接已經(jīng)建立效斑,A
進(jìn)入 ESTABLISHED(已建立連接)狀態(tài)柱徙。

為什么要三次握手?

TCP 連接使用三次握手的首要原因 —— 為了阻止歷史的重復(fù)連接初始化造成的混亂問題敌完,防止使用 TCP 協(xié)議通信的雙方建立了錯誤的連接羊初。

RST 重置信號

接受方接受到連接請求后,會給發(fā)送方發(fā)送一個(gè)seq + 1 的ack, 發(fā)送方收到就會判斷是否是過期的連接长赞,如果當(dāng)前連接是歷史連接晦攒,即 SEQ 過期或者超時(shí),那么發(fā)送方就會直接發(fā)送 RST 控制消息中止這一次連接得哆。

seq 序列號

TCP 序列號的作用:

接收方可以通過序列號對重復(fù)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行去重脯颜;
發(fā)送方會在對應(yīng)數(shù)據(jù)包未被 ACK 時(shí)進(jìn)行重復(fù)發(fā)送;
接收方可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的序列號對它們進(jìn)行重新排序贩据;

網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)分布式的系統(tǒng)栋操,其中并不存在一個(gè)用于計(jì)數(shù)的全局時(shí)鐘,而 TCP 可以通過不同的機(jī)制來初始化序列號饱亮,作為 TCP 連接的接收方我們無法判斷對方傳來的初始化序列號是否過期矾芙,所以我們需要交由對方來判斷,TCP 連接的發(fā)起方可以通過保存發(fā)出的序列號判斷連接是否過期近上,如果讓接收方來保存并判斷序列號卻是不現(xiàn)實(shí)的蠕啄,這也再一次強(qiáng)化了我們在上一節(jié)中提出的觀點(diǎn) —— 避免歷史錯連接的初始化。

TCP 建立連接時(shí)通過三次握手可以有效地避免歷史錯誤連接的建立,減少通信雙方不必要的資源消耗和媳,三次握手能夠幫助通信雙方獲取初始化序列號,它們能夠保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)牟恢夭粊G哈街,還能保證它們的傳輸順序留瞳,不會因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯栴}發(fā)生混亂,到這里不使用『兩次握手』和『四次握手』的原因已經(jīng)非常清楚了:

『兩次握手』:無法避免歷史錯誤連接的初始化骚秦,浪費(fèi)接收方的資源她倘;
『四次握手』:TCP 協(xié)議的設(shè)計(jì)可以讓我們同時(shí)傳遞 ACK 和 SYN 兩個(gè)控制信息,減少了通信次數(shù)作箍,所以不需要使用更多的通信次數(shù)傳輸相同的信息硬梁;
我們重新回到在文章開頭提的問題,為什么使用類比解釋 TCP 使用三次握手是錯誤的胞得?這主要還是因?yàn)橛梗@個(gè)類比沒有解釋清楚核心問題 —— 避免歷史上的重復(fù)連接。

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