TCP连接建立的三次握手

hello,大家好,最近老大“生动形象”地给俺讲了这个,那么就来look look,它到底是个什么玩意儿。

背景知识

大家最熟悉的internet是一张巨大的计算机网络。家庭用户端系统构成小型家庭网络,借助电话网络,有线电视网络等接入区域或者本地ISP(服务提供商,Internet Service Provider)。企业网络,校园网等建成一定的局域网,再接入各区域或者本地ISP。

区域或本地ISP再与更大规模的国家级ISP互连,国家级ISP再互连其他国家级ISP或全球性ISP,从而实现了全球所有ISP网络的互连,进而实现全球性端系统的互连。

Internet中互相连接的端系统,分组交换设备(它可以实现数据分组的接收和转发,是构成Internet的重要基础,最典型的就是路由器和交换机)或者其他的网络设备在进行信息发送,接收或转发的过程中,都会遵循一些规则或者约定,即网络协议。

通信链路互连主机好网络设备只是构建计算机网络的硬件基础,仅仅有硬件还不足以完成通信实体间进行数据交换。就好像道路交通系统,建好了路,建好了路牌,绿地,这只是具备了交通系统的硬件条件,还必须有红绿灯和交通标志及交通规则,路上行驶的人和车辆都需要遵循这些规则。计算机网络中的实体也需要遵循一定的规则和约定,即网络协议。

我们经常会听到很多协议的技术性名词,比如http,tcp,ip,udp,arp等等,这些都是协议。

协议的三大要素:

(1)语法:语法定义我们之间交流交换信息的格式和结构。

(2)语义:语义是定义我们之间交换的信息中哪些需要发送(或者包含哪些控制信息),还有这些信息的含义;以及针对不同含义的控制信息,该如何响应。有的协议还需要进行差错检测,语义还可以定义采用什么差错编码,及采取什么差错处理机制等等。

(3)时序:定义了实体之间,交换信息的顺序及如何匹配或者适应对方的速度。

我抽象并实例了下:

我和另外一个人属于不同的个体,我们都是独一无二的。有一天我们需要交流:语法则定义我们该如何交流?同属中国当然使用chinese,不同国家不同人种呢,怎么交流。语义则定义了我们可以交流哪些内容?这些内容是什么意思?还是话里有话?我讲这句话的含义是什么?心情是好是坏?对方应该怎么回复我?比如我问你吃饭了吗,你可以回吃过了或者还没吃,但是却不能回答,我在看电视。我们交流的时候出现了问题如何解决?是什么原因导致的?语言不通还是文化差异?该怎么解决?时序则定义了,我们交流的时候,谁先讲?等等

传输控制协议之TCP

TCP(传输控制协议)是Internet的一个重要的传输层协议。应用程序在使用TCP之前,必须先建立TCP连接;数据传输之后,必须释放已经建立的TCP连接。TCP提供可靠的数据交付服务,即通过TCP传输的数据,是无差错的,无丢失的,无重复的且按序到达的。

TCP连接建立的“三次握手”

TCP连接建立必须经过“三次握手”的过程。

当客户端需要去建立连接时,客户端就会向服务器发送连接请求段。称之为第一次握手。

一旦包含着客户端的请求段包到达服务器端,如同意连接,将发回确认报文段,称之为第二次握手。

而在客户端收到来自服务器的同意连接的报文段之后,会再次向服务器端发送确认报文段(第三次握手),这段报文是对服务器的同意连接报文段进行确认。一旦完成“三次握手”,客户端和服务器端就可以相互发送包含数据的报文段了。

到这里,会有一个疑问,为什么TCP不采用二次握手建立连接,而一定要通过三次握手建立连接呢?之所以是三次,是为了确保连接双方彼此都完全清楚对方目前所处的状态(比如初始的序列号或者接收窗口的大小),从而保证稳定,可靠的连接。三次握手建立连接还可以预防 过期的,失效的连接信息或者请求到达对方那之后建立了无效的连接。

因为网络传输中存在数据的丢失,假如采用二次握手建立连接:在第一次连接请求到达之后,第二次握手控制端可能丢失,这样主动发起连接的一方就没有收到第二次握手控制段,则无法建立连接。但是接收连接的一方可能认为连接已经建立,就会出现无效连接。

抽象出来理解就是:

客户端需要和服务器连接。第一次握手则是发出连接请求,但此时客户端并不知道服务器的初始状态。第二次握手则是在服务器收到请求之后,发出了同意信息返回给客户端。这时如果第二次握手响应信息控制段在传输的过程中丢失(不要问为什么第一次握手不会出现丢失信息,因为假如丢失了,后面也不会有任何故事了。。。)假如采用二次握手连接的方式,这时第二次握手段丢失了,客户端没有收到信息,状态随时可能发生改变,连接时不稳定的,服务器以为客户端是正常的,就开始发送数据,是极其不安全和不稳定的,会出现差错。而当客户端收到第二次握手的信息之后,知道经过了同意可以连接,并且服务器的状态是正常的,可以连接,那么此时我的状态也是稳定的,我需要再服务器那边知道,我此时的状态是稳定的,完全可以进行数据传输和连接,那么再将客户端确认连接的通知发送给服务器端,服务器端收到第三次握手的信息之后,方可进行完全的,安全的信息连接和传输。

今天的学习到这里结束了,只是很浅显的进行了介绍,计算机世界的知识无穷无尽,穷其一生,也无法窥探其真实。

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