什么是三次握手?

三次握手，这是计算机网络中TCP协议建立连接的过程。三次握手是确保两个主机之间能够可靠通信的重要机制。

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1. 什么是三次握手？

定义

三次握手是TCP协议用来建立可靠连接的过程。它通过三次消息交换，确保两个主机之间能够正确地发送和接收数据。这个过程包括三个步骤：SYN、SYN-ACK和ACK。

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2. 三次握手的过程

2.1 第一次握手（SYN）

• 发起方（客户端）：客户端向服务器发送一个SYN（同步）报文，表示请求建立连接。

• 报文内容：

  • 序号（Sequence Number）：客户端生成一个随机序号，称为ISN（Initial Sequence Number）。

  • 标志位：SYN位被置为1，表示这是一个同步报文。

示例

客户端发送报文：

SYN报文
序号：1000
标志位：SYN=1

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2.2 第二次握手（SYN-ACK）

• 接收方（服务器）：服务器收到客户端的SYN报文后，会回复一个SYN-ACK报文，表示同意建立连接。

• 报文内容：

  • 序号（Sequence Number）：服务器生成自己的随机序号ISN。

  • 确认号（Acknowledgment Number）：服务器将客户端的序号加1，作为确认号。

  • 标志位：SYN和ACK位都被置为1。

示例

服务器回复报文：

SYN-ACK报文
序号：2000
确认号：1001（客户端序号+1）
标志位：SYN=1, ACK=1

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2.3 第三次握手（ACK）

• 发起方（客户端）：客户端收到服务器的SYN-ACK报文后，会发送一个ACK（确认）报文，表示确认收到服务器的响应。

• 报文内容：

  • 序号（Sequence Number）：客户端的序号加1。

  • 确认号（Acknowledgment Number）：服务器的序号加1。

  • 标志位：ACK位被置为1。

示例

客户端发送报文：

ACK报文
序号：1001
确认号：2001（服务器序号+1）
标志位：ACK=1

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3. 三次握手的作用

3.1 确保双方都能发送和接收数据

三次握手通过SYN和ACK报文，确保客户端和服务器都能正确地发送和接收数据。如果某个报文丢失，连接将无法建立，从而避免了无效连接。

3.2 防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端

在网络中，报文可能会因为延迟或重传而延迟到达。三次握手可以防止这种延迟报文导致的错误连接。

3.3 同步序号

通过三次握手，客户端和服务器可以同步各自的序号，确保数据传输的可靠性。

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4. 为什么是三次握手，而不是两次或四次？

4.1 为什么不是两次握手？

如果只有两次握手，客户端发送SYN报文后，服务器回复ACK报文，连接就建立成功了。但这种情况下，如果客户端的SYN报文丢失，服务器会一直等待客户端的ACK报文，导致连接无法建立。

4.2 为什么不是四次握手？

四次握手虽然可以进一步确认连接的可靠性，但会增加连接建立的时间和开销。三次握手已经足够确保连接的可靠性，同时保持了较高的效率。

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5. 总结

• 三次握手是什么：TCP协议用来建立可靠连接的过程，通过三次消息交换确保连接的可靠性。

• 过程：

  1. 第一次握手（SYN）：客户端发送SYN报文，请求建立连接。

  2. 第二次握手（SYN-ACK）：服务器回复SYN-ACK报文，同意建立连接。

  3. 第三次握手（ACK）：客户端发送ACK报文，确认收到服务器的响应。

• 作用：

  • 确保双方都能发送和接收数据。

  • 防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端。

  • 同步序号，确保数据传输的可靠性。