為什么TCP需要3次握手而不是2次？

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來(lái)源 | 碼農(nóng)的荒島求生

今天來(lái)聊聊為什么TCP需要3次握手而不是2次。假設(shè)有一條河，河的上下游有兩個(gè)人，這兩個(gè)人只能借助這條河交流信息：

岸邊有很多葉子，因此它們把信息寫到岸邊的葉子上：

并假設(shè)上游的葉子會(huì)飄向下游，下游的葉子會(huì)飄向上游。

但由于水流的作用，同一個(gè)方向葉子先出發(fā)的有可能后到(亂序)，也有可能沉到水里(丟失)。也就是說(shuō)假如a發(fā)了四片葉子，每片葉子上寫兩個(gè)字，記錄的是“碼農(nóng)的荒島求生”，a依次把【碼農(nóng)】【的荒】【島求】【生】放到河里，這四片葉子到達(dá)b后可能變成了【島求】【碼農(nóng)】 【生】 【的荒】（亂序），也有可能丟了一片葉子，變成了【的荒】 【碼農(nóng)】 【生】（亂序+數(shù)據(jù)丟失）：

那么在這種情況下該怎么讓b知道a想說(shuō)的其實(shí)是“碼農(nóng)的荒島求生”呢？很簡(jiǎn)單，只要兩種機(jī)制：編號(hào)以及確認(rèn)。編號(hào)針對(duì)與亂序問(wèn)題，確認(rèn)機(jī)制針對(duì)的是丟失問(wèn)題。a放到河里的任意一片葉子都帶上一個(gè)編號(hào)，這些編號(hào)依次遞增，b收到葉子后根據(jù)編號(hào)重組起來(lái)，這樣即使葉子到達(dá)的順序是亂的b也能根據(jù)編號(hào)恢復(fù)信息：

亂序問(wèn)題解決了，葉子丟失問(wèn)題依靠確認(rèn)機(jī)制：b收到每一片葉子后會(huì)回復(fù)一個(gè)收到，并附帶接收葉子的編號(hào)+1，也就是期待a發(fā)出的下一片葉子的編號(hào)：

這樣a在接收到【3 收到】后就確信b已經(jīng)收到了【2 的荒】，如果a在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到【3 收到】那么就會(huì)重新拿起一片葉子再次發(fā)送【2 的荒】。

可以看到利用這種重傳機(jī)制確保即使葉子可能沉到水里也能把信息發(fā)給b。有了編號(hào)和確認(rèn)機(jī)制，即使在河流這種不可靠的介質(zhì)中a也可以把信息可靠的傳遞給b。當(dāng)然b也可以利用這種機(jī)制把消息可靠的發(fā)送給a。由于需要對(duì)每片葉子進(jìn)行編號(hào)，因此a向b發(fā)送消息之前必須把葉子的初始編號(hào)告訴b，又因?yàn)閎也可以向a發(fā)送消息，因此雙方在通信之前必須知道對(duì)方葉子的初始編號(hào)，這樣才能正確的進(jìn)行葉子收到后的確認(rèn)以及對(duì)葉子根據(jù)編號(hào)進(jìn)行重排。

于是ab雙方協(xié)定，聊天發(fā)起方先把編號(hào)告訴聊天接收方，聊天接收方收到發(fā)起方編號(hào)后也把自己的編號(hào)告訴發(fā)起方。依然假設(shè)a先發(fā)起通信，a先發(fā)送了一片葉子，寫著“SYN X”，SYN表示這是一片告訴你我的初始編號(hào)的葉子(在TCP中SYN是synchronization的簡(jiǎn)寫，表示同步，但作用和這里一樣)，X表示自己的初始編號(hào)。

根據(jù)之前提到的確認(rèn)機(jī)制，b在收到需要對(duì)這片葉子進(jìn)行確認(rèn)，于是b發(fā)送一片葉子：“ACK X+1”，表示“我確認(rèn)已經(jīng)接收到了你的葉子，期待接收X+1號(hào)葉子”(在TCP中ACK是acknowledge的簡(jiǎn)寫，表示確認(rèn)，作用和這里一樣)。

不要忘了，b也要把自己的編號(hào)告訴a，于是b緊接著又發(fā)送了一片葉子“SYN Y”，表示“這是一片告訴你我的初始編號(hào)的葉子，我的初始編號(hào)是Y”：

同樣的a收到后也要進(jìn)行確認(rèn)，于是a發(fā)送一片葉子：“ACK Y+1”，表示“我確認(rèn)已經(jīng)接收到了你的葉子，期待接收你Y+1號(hào)葉子”。

就這樣經(jīng)過(guò)最少四片葉子，a和b就能知道對(duì)方的初始編號(hào)是多少，注意看這里：

可以看到這兩片葉子都是b發(fā)向a的，因此這兩片葉子的信息可以合并在一起，這樣就可以少發(fā)送一片葉子：

可以看到，雙方至少需要發(fā)送3片葉子才能知道對(duì)方的初始編號(hào)，而如果只發(fā)送兩片葉子沒(méi)辦法保證這一點(diǎn)。------------ END ------------

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