TCP协议为什么需要三次握手？

最近一段时间，看了Linux内核中的网络部分源码。在看完之后，一个很基本又经典的问题又浮现在我的脑海即“TCP协议为什么需要三次握手”，以前看过一些文章，但自己觉得都不是很清晰。下午有了点自己的想法，记录一下。

我们知道，TCP协议是一个面向连接的，可靠，全双工的传输协议。其中全双工的意思是说，通信双方可以同时发送，接收数据，类似于打电话。那么为了能确保这样的连接可以成功建立，至少需要保证通信双方至少可以可靠地发送，接受一次数据。为了方便叙述，假设参与通信的双方称为A,B。则在建立连接时，需要让A和B都认为自己和对方都可以发送，接收数据。在连接还没开始建立时，双方均认为自己无法发送和接收数据。方便表述，列表如下（左上角的字母表示站在谁的视角）

连接建立前A的认知

连接建立前B的认知

假设A发起TCP连接，向B发送SYN包。如下图所示。

A首先向B发送SYN包

在B还未收到该SYN包之前，A和B的对自身能力的认知的变化是，A可以认识到自己是有发送数据包的能力的，至于自己能否接收数据包，B能否接收，能否发送数据包，都是未知的，就认为没有此能力。如下图

A发送完SYN包后，A对自身能力的认知

A发送完SYN包后，B对自身能力的认知

在B接收到SYN包后，B就可以认为自己有接收数据包的能力，也可以知道对端A有发送数据包的能力（因为接收到了SYN包）。A的认知还未变化，如下图所示。

B收到SYN包后，A认知没有变化

B收到SYN包后，认识到A可以发送包，自己可以接收包

B收到SYN包后，按照协议，会发送SYN+ACK包。如下图所示。

B发出SYN+ACK

在这之后，在A接收到该包之前。B就可以认为自己有发送包的能力。此时，A，B的认知变为：

A依然没有变化，因为还未接收到SYN+ACK包

B可以认为自己有发送包的能力

在A收到SYN+ACK包后，A就可以认为自己有接收数据包的能力，并且B成功收到了自己的SYN数据包，B也有了接收数据的能力。同时这个SYN+ACK是B发来的，也就知道了B有发送数据的能力。此时，A，B的认知变成：

A收到SYN+ACK包后，已经认为可以与B全双工通信

A收到SYN+ACK包后，B的认知还没有变化

在此时，看到A端已经可以认为自己，对端B都具有了发送，接收的能力。但这是B还无法确认A有正常接收自己数据包的能力。所以需要A再次发送一个ACK包，来让B确认自己可以正常接收数据包，“点亮”B的所有“认知”。从而正常地进行全双工通信，如下图：

A发回ACK包

在B成功接收A发来的ACK包后，A,B就都可以认为自己，对端都有发送和接收数据的能力。如下图

A已经认为可以全双工通信

在B收到A发来的ACK包后，可以确认A成功收到了自己发的SYN+ACK包

从以上流程可以看到，3次握手，是可以让通信双发达成自己，对方都可以进行正常全双工通信认知的最少“捂手”次数。所以TCP选择了3次握手~