之前我在图解网络 PDF 里写「TCP 为什么需要三次握手?」,给出了三个原因:
- 三次握手才可以阻止历史连接的初始化(主要原因);
- 三次握手才可以同步双方的初始序列号;
- 三次握手才可以避免资源浪费;
同时,这个内容也在知乎得到了 1000 多赞。
其中,在讲第一个原因的时候,提到「三次握手可以通过上下文判断当前连接是否是历史连接,而两次握手无法判断」。
因为当时没有详细说为什么两次握手无法判断历史连接,导致有很多读者私信我这个问题。
所以,这次详细说一下,顺便给大家复习下,这个面试被问到发霉的问题。
TCP 两次握手为什么无法阻止历史连接?
我之前的图解网络 PDF 里写的是,两次握手无法判断历史连接。
其实这句话,不太准确,因为就像读者问的那样,第二次握手的时候,客户端也可以根据他的序列号和收到的报文中的确认号进行比较。
所以,应该改成「TCP 两次握手无法阻止历史连接」。
那为什么 TCP 两次握手为什么无法阻止历史连接呢?
我先直接说结论,主要是因为在两次握手的情况下,「被动发起方」没有中间状态给「主动发起方」来阻止历史连接,导致「被动发起方」可能建立一个历史连接,造成资源浪费。
你想想,两次握手的情况下,「被动发起方」在收到 SYN 报文后,就进入 ESTABLISHED 状态,意味着这时可以给对方发送数据给,但是「主动发」起方此时还没有进入 ESTABLISHED 状态,假设这次是历史连接,主动发起方判断到此次连接为历史连接,那么就会回 RST 报文来断开连接,而「被动发起方」在第一次握手的时候就进入 ESTABLISHED 状态,所以它可以发送数据的,但是它并不知道这个是历史连接,它只有在收到 RST 报文后,才会断开连接。
可以看到,上面这种场景下,「被动发起方」在向「主动发起方」发送数据前,并没有阻止掉历史连接,导致「被动发起方」建立了一个历史连接,又白白发送了数据,妥妥地浪费了「被动发起方」的资源。
因此,要解决这种现象,最好就是在「被动发起方」发送数据前,也就是建立连接之前,要阻止掉历史连接,这样就不会造成资源浪费,而要实现这个功能,就需要三次握手。
三次握手阻止历史连接的过程如下图,注意图中的两个连接的序列号是不一样的,因此新旧 SYN 报文并不是发生了超时重传,两个都是独立的连接。
客户端连续发送多次 SYN 建立连接的报文,在网络拥堵情况下:
- 一个「旧 SYN 报文」比「最新的 SYN 」 报文早到达了服务端;
- 那么此时服务端就会回一个 SYN + ACK 报文给客户端;
- 客户端收到后可以根据自身的上下文,判断这是一个历史连接(序列号过期),那么客户端就会发送 RST 报文给服务端,表示中止这一次连接。
可以看到,在三次握手的情况下, 可以在服务端建立连接之前,可以阻止掉了历史连接,从而保证建立的连接不是历史连接。
怎么样,是不是稍微图解下,就明明白白了!