闲话计算机网络中的两军问题

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 --《计算机科学导论-思想与方法第二版》

  Andrew S.Tanenbaum 在《计算机网络》一书中介绍了一个与网络协议有关的著名问题--两军问题，可以用来说明协议设计的微妙性和复杂性。

  两军问题可以这样描述：一支白军被围困在一个山谷中，山谷的两侧是蓝军。困在山谷中的白军人数多余山谷两侧的任意一支蓝军，而少于两支蓝军的中和。若一支蓝军对白军单独发起进攻，则必败无疑；但若两支蓝军同时发起进攻，则可取胜。两只蓝军希望同时发起进攻，这样他们就要传递消息，以便确定发起进攻的具体时间。假设他们只能派遣士兵穿越白军所在的山谷（唯一的通信信道）来传递消息，那么在穿越山谷是，士兵有可能被俘虏，从而造成消息的丢失。现在的问题是：如何通信，以便蓝军必胜。下面我们进行设计。

  假设一支蓝军指挥官发出消息：“我建议在明天佛晓发起进攻，请确认。”如果消息到达了另一支蓝军，其指挥官同意这一建议，并且他的回信也安全的送到，那么能否进攻呢？不能。这是一个两步握手协议，因为该指挥官无法知道他的回信是否安全送到了，所以，他不能发起进攻，改进协议，将两步握手协议改为三步握手协议，这样，最初提出建议的指挥官必须确认对该建议的应答信息。假如信息没有丢失，并收到确认消息，则他必须将收到的确认信息告诉对方，从而完成三步握手协议。然而，这样他就无法知道消息是否被对方收到，因此，他不能发起进攻。那么现在采用四步握手协议会如何呢？结果仍是于事无补。

结论是：不存在使蓝军必胜的通信约定（协议）。

  该结论可以用反证法证明，证明如下：假如存在某种协议，那么协议中最后一条信息要么是必要的，要么不是。如果不是，可以删除它，知道剩下的每条信息都是至关重要的。若最后一条消息没有安全到达目的地，则会怎样呢？刚才说过每条信息都是必要的，因此，若它丢了，则进攻不会如期进行。由于最后发出信息的指挥官永远无法确定该信息是否安全到达，所以他不会冒险发动攻击。同样，另一只蓝军也明白这个道理，所以也不会发动进攻。

  Andrew使用上述问题来阐述网络传输成中“释放连接”问题的要点。而在实际中，当两台通过网络互联的计算机释放连接（对应两军问题的发起进攻），通常乙方收到对方确认的应答消息后不在回复就连接释放（用的是一个三步握手协议）。这样处理，协议并非完全没有错，但通常情况下以及足够了。）

  就像andrew给出的结论那样，现在你应该很清楚，释放一个可能有数据丢失的网络连接并不像人们看起来那样简单。