什么是三次握手？

为了准确无误地把数据发送到目标处，TCP采用了三次握手的策略。简而言之，三次握手就是用来建立连接的。

那么三次握手双方都说了什么呢？ :::info A：喂，听得到吗？我的数据从序号x开始编号（SYN）
B：好的，我知道了，我的数据从序号y开始编号（SYN-ACK）
A：好的，我知道了，我们开始通话吧（ACK） :::

所以说，三次握手的过程中，不是你能不能听得到，而是协商双方开始的序号。
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  • 首先客户端发送一个SYN报文段，这个报文只有SYN被置1。另外这个报文是不携带数据的，但是它占用一个序号，意味着下次发送数据序列号要加一。客户端会随机生成一个序列号。 :::warning

    为什么SYN要占用一个序列号呢？ 不占用序列号的段是不需要确认的。它里面都没内容你还确认个啥？比如ACK段。SYN段是需要对方确认的，所以要占一个序列号。

:::

  • 服务端收到客户端的SYN的报文以后，将SYN+ACK都置位，发送给客户端。SYN的作用也是同步告知服务端生成的初始序号。ACK的作用是告知客户端你发送的SYN已经收到了，并指定下一个数据段的起始序号是多少。虽然也没有携带数据,但因为SYN需要被确认，所以也要占用一个序列号。
  • 客户端最后发送一个ACK段。这个段用来确认服务端发送的SYN段。因为这个ACK段不携带任何数据，也不需要被确认，所以不占用序列号。

    为什么是3次？

    协商一个序号的过程按理说需要一个来回来完成，也就是2次。所以理论上建立连接需要2个来回（4次），互相确认双方的初始序号（Initial Sequence Number，ISN）。
    但是第二个来回的告知和上一次的确认可以合在一起发送（SYN + ACK），所以只需要三次握手，就可以建立TCP连接。
    这也解释了为什么不能只有 2 次握手：因为只能协商一个序号。

在日常应用场景中，丢包率不高，因此三次握手是最合理的做法，少了不够，多了白搭。

丢包了怎么办？

  • SYN+ACK丢包的话，发送方在等待超时后重传SYN包即可解决。

  • ACK丢包的话：

    • 对A来说，如果接着有数据要发，由于在A看起来连接已经确认，A可以立即发出下一个数据包。这个数据包中也有ACK和SN,B收到后就能成功确立连接。
    • 对B来说，如果一直没收到ACK，那么SYN+ACK这个包的计时器会超时，那么就会主动重传。知道收到A的ACK。如果重传多次后还是没有收到，就会停止尝试，并关闭TCP连接。

      三次握手的状态变化

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      对于客户端而言：

  • 初始的状态是处于 ClOSED 状态。这里的 ClOSED 不是一个真实的状态，而是一个假想的起点和终点。

  • 客户端调用connect以后会发送SYN同步报文给服务端，然后进入 SYN-SENT 状态，客户端将保持这个状态，直到它收到服务端的确认包。
  • 在 SYN-SENT 状态下，收到了服务端的确认包。客户端将发送服务端FIN报文的确认包，，同时进入 ESTABLISHED 状态。表明自己准备好发送数据。

对于服务端而言：

  • 初始状态同样是 CLOSED 状态。
  • 在执行bind，listen之后，进入 LISTEN 状态。等待客户端的连接。
  • 收到客户端的SYN报文以后，会回复确认并发送自己的SYN报文，之后会进入 SYN-RCVD 状态等待确认。
  • 收到客户端的确认报文以后，进入 ESTABLISHED 状态，这时双方就可以互相发送数据了。