TCP连接为什么是三次握手，而不是两次和四次

答案

• 阻止重复的历史连接
• 同步初始序列号
• 避免资源浪费

原因

阻止重复的历史连接（首要原因）

考虑这样一种情况：

客户端现在要给服务端建立连接，向服务端发送了一个SYN报文段（第一次握手），以表示请求服务端连接，但是该SYN报文段由于网络拥塞原因阻塞在了网络中迟迟没有到达服务端，故而在触发超时重传机制后，客户端又发生了一个新的SYN报文段给服务端以表示请求连接。

假如过了一段时间之后，旧的SYN报文段与新的SYN报文段都到达了服务端，此时服务端该如何区分新旧报文段，又或者说服务端该如何拒绝旧的SYN报文段而只响应新的SYN报文段呢（因为对新的连接请求进行响应才是客户端需要的，但是服务端该如何拒绝旧的响应）

接下来我们来针对这种情况进行分析，来说明三次握手为什么可以拒绝旧的历史请求（也就是上述所说的，旧的SYN报文段）

第一种情况

超时后client收到了旧的SYN报文段响应，但是新的SYN报文段已经发送了，此时client收到旧的SYN报文段响应，发现与期望的不对应（client期望收到新的SYN报文段ack，而不是旧的ack），于是向server发生一个RST报文段，目的是告诉server旧的SYN报文是错的，让server释放掉它

第二种情况

超时后，新旧SYN报文段都到达了server端，且client端并未收到server端的回复。

此时由于第三次握手的存在，server端并不立即分配资源，而是发现新旧两个SYN报文段的seq序号是失序的（旧的seq是90，而新的seq是100），由于tcp在面对失序报文段情况下，只对连续收到的最新序号进行回应，因此server端将回复client一个序号为91的ack，同样client端收到这个ack序号时发现跟自己期望的不一样（期望的是101），于是给server发送一个RST，让server释放掉序号为91的SYN报文段。

由上可见，正是由于第三次握手的存在，使得sever端在收到旧的历史连接之后，得以不立即分配资源，且可以等待client的回复以发现这是一个旧的SYN，从而拒绝掉它。

反过来，假如只有两次握手，那么server端将无法得知client发送过来的两次连接请求到底哪一个才是client需要的。

同步初始序列号

TCP 协议的通信双方， 都必须维护一个「序列号」， 序列号是可靠传输的一个关键因素，它的作用：

• 接收方可以去除重复的数据；
• 接收方可以根据数据包的序列号按序接收；
• 可以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对方收到的（通过 ACK 报文中的序列号知道）；

可见，序列号在 TCP 连接中占据着非常重要的作用，所以当客户端发送携带「初始序列号」的 SYN 报文的时候，需要服务端回一个 ACK 应答报文，表示客户端的 SYN 报文已被服务端成功接收，那当服务端发送「初始序列号」给客户端的时候，依然也要得到客户端的应答回应，这样一来一回，才能确保双方的初始序列号能被可靠的同步。

避免资源浪费

如果只有两次握手，当客户端发生的 SYN 报文在网络中阻塞，客户端没有接收到 ACK 报文，就会重新发送 SYN ，由于没有第三次握手，服务端不清楚客户端是否收到了自己回复的 ACK 报文，所以服务端每收到一个 SYN 就只能先主动建立一个连接，这会造成什么情况呢？

如果客户端发送的 SYN 报文在网络中阻塞了，重复发送多次 SYN 报文，那么服务端在收到请求后就会建立多个冗余的无效链接，造成不必要的资源浪费。

为什么不是四次握手

上述提到，三次握手可以同步双方的初始序号，其实四次握手也可以，但是在四次握手的过程可以完全优化为三次握手，如下图所示，因此就成了三次握手

参考：

4.1 TCP 三次握手与四次挥手面试题 | 小林coding (xiaolincoding.com)