TCP三次握手

TCP简介

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）的RFC 793定义。TCP在网络通信中扮演着至关重要的角色，确保数据能够在IP网络中可靠地传输。由于TCP是面向连接的协议，因此每个TCP连接都有三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放。

TCP在连接建立过程需要解决三个问题：
- 1）要使每一方都能够确认对方的存在。
- 2）要允许双方协商一些参数（如最大窗口值、是否使用窗口扩大选项、时间戳选项及服务质量等）。
- 3）能够对运输实体资源（如缓存大小、连接表中的项目等）进行分配。
TCP把链接作为最基本的对象，每条TCP链接有两个端点。
TCP连接建立采用客服/服务器模式。主动发起连接建立的应用进程称为客服（Client），而被动等待连接建立的应用进程称为服务器（Sever）。

TCP连接建立经历三个步骤，称为三次握手。TCP三次握手（Three-way Handshake）是TCP/IP协议中建立一个可靠连接的过程。这个过程确保了两个设备在开始通信之前都能够发送和接收数据。以下是三次握手的具体步骤：

第一次握手（SYN） ：
- 客户端选择一个初始序列号（ISN），并将此序列号放入SYN标志的数据包中。
- 客户端将SYN包发送给服务器，请求建立连接。
- 客户端进入SYN-SENT状态，等待服务器的确认。
第二次握手（SYN-ACK） ：
- 服务器收到SYN包后，如果同意建立连接，也会选择一个初始序列号。
- 服务器将客户端的序列号加1（作为确认号），并将自己的序列号放入SYN-ACK标志的数据包中，发送回客户端。
- 服务器进入SYN-RECEIVED状态。
第三次握手（ACK） ：
- 客户端收到服务器的SYN-ACK包后，会发送一个ACK包作为响应，确认服务器的SYN序列号。
- 客户端将服务器的序列号加1（作为确认号）放入ACK标志的数据包中。
- 服务器收到ACK包后，连接建立成功，双方可以开始数据传输。
- 客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态。

在完成这三个步骤后，TCP连接就建立起来了，客户端和服务器可以开始传输数据。这个过程确保了双方都准备好发送和接收数据，并且能够跟踪数据包的顺序和完整性。

为什么需要三次握手？

防止失效的连接请求：
- 防止客户端发送的连接请求在网络中滞留，导致客户端重复发送请求，从而产生错误。
确保双方的接收和发送能力：
- 第一次握手确认了客户端到服务器的通道是开放的。
- 第二次握手确认了服务器到客户端的通道是开放的。
- 第三次握手确认了客户端接收到了服务器的同步请求，确保了双方都准备好了。
数据同步：
- 通过交换初始序列号，双方可以同步数据，确保数据传输的顺序和完整性。

TCP连接建立前和三次握手过程中的状态

以下是TCP连接建立前和三次握手过程中涉及的一些关键状态：

CLOSED：这是初始状态，表示没有活动连接。在三次握手开始之前，客户端和服务器的TCP连接都处于CLOSED状态。
LISTEN：服务器在准备接受连接请求时，会进入LISTEN状态。在这个阶段，服务器准备好接受客户端的连接请求，但还没有收到任何请求。
SYN-SENT：客户端发送SYN包给服务器后，会进入SYN-SENT状态。这表示客户端已经发送了同步序列编号，正在等待服务器的确认。
SYN-RECEIVED：服务器收到客户端的SYN包并发送SYN-ACK包后，会进入SYN-RECEIVED状态。这表示服务器已经收到了客户端的同步请求，并发送了同步和确认，正在等待客户端的最终确认。
ESTABLISHED：客户端发送ACK包给服务器，服务器收到这个ACK包后，双方都进入ESTABLISHED状态。这表示TCP连接已经建立，可以开始数据传输。

总结

三次握手是TCP连接建立过程中的一个关键步骤，它为可靠的数据传输提供了基础。在三次握手过程中，客户端和服务器的状态会从CLOSED或LISTEN状态开始，经历SYN-SENT、SYN-RECEIVED，最后到达ESTABLISHED状态。这个过程确保了双方都准备好进行数据交换。