TCP为什么需要三次握手

参考链接：https://blog.csdn.net/csdnnews/article/details/86570658
https://blog.csdn.net/lengxiao1993/article/details/82771768

我们常常听到TCP三次握手，都知道TCP是面向连接的、可靠的协议，而UDP是无连接的、不可靠的。具体过程是怎么样的呢？

• TCP 可靠性： 接收方收到的数据是完整， 有序， 无差错的。
• UDP 不可靠性： 接收方接收到的数据可能存在部分丢失， 顺序也不一定能保证。

传输层协议是基于网络层的IP协议的，而IP协议是一种不可靠的、尽力传输的协议。TCP 协议为了实现可靠传输， 通信双方需要判断自己已经发送的数据包是否都被接收方收到， 如果没收到， 就需要重传。 为了实现这个需求，就涉及到序号（sequence number） 和 确认号（acknowledgement number） 这2个概念 。

• 序号 sequence number：TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

• 确认号 acknowledgement number：是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

比如：发送方在发送数据包（假设每次发送的大小为 10 byte）时， 同时附加一个序号( 假设为 500)，那么接收方收到这个数据包以后， 就可以回复一个确认号（510 = 500 + 10） ，告诉发送方 “我已经收到了你的数据包， 我希望下次收到数据包的序号从 510 开始” 。

一、TCP为什么需要三次握手，而不是两次？

我们可以把自己想象成客户端，而位于遥远的对端是一台未知的服务器，你们两者之间经历着复杂的网络，如何能够确保我们两者是可以正常建立通信连接的呢？那么只要经过三次报文交互就能够确定。

• “三次握手”的作用就是为了双方都能明确自己和对方的收、发能力是正常的。

第一次握手：客户端主动发送数据包，如果服务器收到了。

• 此时对于服务器而言，服务器知道自己的“接收”能力正常，客户端的“发送”能力正常。

第二次握手：服务器给客户端回复响应报文，如果客户端收到了。

• 此时对于客户端而言，客户端知道自己的“发送”能力正常（因为我给你发送的报文 你给我做了响应，说明报文能正常发送），客户端的“接收”能力正常（我能收到你的报文）。同时知道服务器的“发送”、“接收”能力正常（能收到我第一次发的包，且做了响应）。
• 此时对于服务器而言，服务器只知道客户端的“发送”能力正常，但客户端“接收”能力还不确定（我发给你的报文 我不确定你是否收到）；同时，服务器知道自己的“接收”能力正常，但“发送”能力还不确定。

第三次握手：客户端给服务器回复响应报文，如果服务器收到了。

• 此时对于服务器而言，服务器就能确定自己的“发送”能力正常，客户端的“接收”能力正常。

经历了三次握手，双方都能确定自己和对方的收、发能力正常，所以就开始数据传输了。

• 为了实现可靠数据传输， TCP 协议的通信双方， 都必须维护一个序列号， 以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值， 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤
• 如果只是两次握手， 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认， 另一方选择的序列号则得不到确认

二、TCP三次握手过程

在分析TCP三次握手之前，我们需要先了解TCP报头的结构。

数据封装过程：每一层都把上层的协议包当成数据部分，加上自己的协议头部，组成自己的协议包

TCP 报文段的首部格式：最小长度是20字节

以下主要介绍三次握手主要涉及的几个字段。

确认位 ACK： 只有当 ACK =1 时确认号字段才有效。当 ACK =0 时，确认号无效。

同步位 SYN：同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。