TCP 作为一种可靠传输控制协议,其核心思想:既要保证数据可靠传输,又要提高传输的效率,而用三次恰恰可以满足以上两方面的需求!
TCP 可靠传输的精髓:TCP 连接的一方 A,由操作系统动态随机选取一个 **32 位长的序列号(Initial Sequence Number),**假设 A 的初始序列号为 1000,以该序列号为原点,对自己将要发送的每个字节的数据进行编号,1001,1002,1003…,并把自己的初始序列号 ISN 告诉 B,让 B 有一个思想准备,什么样编号的数据是合法的,什么编号是非法的,比如编号 900 就是非法的,同时 B 还可以对 A 每一个编号的字节数据进行确认。如果 A 收到 B 确认编号为 2001,则意味着字节编号为 1001-2000,共 1000 个字节已经安全到达。
同理 B 也是类似的操作,假设 B 的初始序列号 ISN 为 2000,以该序列号为原点,对自己将要发送的每个字节的数据进行编号,2001,2002,2003…,并把自己的初始序列号 ISN 告诉 A,以便 A 可以确认 B 发送的每一个字节。如果 B 收到 A 确认编号为 4001,则意味着字节编号为 2001-4000,共 2000 个字节已经安全到达。
一句话概括,TCP 连接握手,握的是啥?
通信双方数据原点的序列号!
以此核心思想我们来分析二、三、四次握手的过程。
A ⇐---⇒ B
四次握手的过程:
1.1 A 发送同步信号 SYN + A’s Initial sequence number
1.2 B 确认收到 A 的同步信号,并记录 A’s ISN 到本地,命名 B’s ACK sequence number
1.3 B 发送同步信号 SYN + B’s Initial sequence number
1.4 A 确认收到 B 的同步信号,并记录 B’s ISN 到本地,命名 A’s ACK sequence number
很显然 1.2 和 1.3 这两个步骤可以合并,**只需要三次握手,**可以提高连接的速度与效率。
二次握手的过程:
2.1 A 发送同步信号 SYN + A’s Initial sequence number
2.2 B 发送同步信号 SYN + B’s Initial sequence number + B’s ACK sequence number
这里有一个问题,A 与 B 就 A 的初始序列号达成了一致,这里是 1000。但是 B 无法知道 A 是否已经接收到自己的同步信号,如果这个同步信号丢失了,A 和 B 就 B 的初始序列号将无法达成一致。
于是 TCP 的设计者将 SYN 这个同步标志位 SYN 设计成占用一个字节的编号(FIN 标志位也是),既然是一个字节的数据,按照 TCP 对有数据的 TCP segment 必须确认的原则,所以在这里 A 必须给 B 一个确认,以确认 A 已经接收到 B 的同步信号。
有童鞋会说,如果 A 发给 B 的确认丢了,该如何?
A 会超时重传这个 ACK 吗?不会!TCP 不会为没有数据的 ACK 超时重传。
那该如何是好?B 如果没有收到 A 的 ACK,会超时重传自己的 SYN 同步信号,一直到收到 A 的 ACK 为止。
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补充阅读:
第一个包,即 A 发给 B 的 SYN 中途被丢,没有到达 B
A 会周期性超时重传,直到收到 B 的确认
第二个包,即 B 发给 A 的 SYN +ACK 中途被丢,没有到达 A
B 会周期性超时重传,直到收到 A 的确认
第三个包,即 A 发给 B 的 ACK 中途被丢,没有到达 B
A 发完 ACK,单方面认为 TCP 为 Established 状态,而 B 显然认为 TCP 为 Active 状态:
a. 假定此时双方都没有数据发送,B 会周期性超时重传,直到收到 A 的确认,收到之后 B 的 TCP 连接也为 Established 状态,双向可以发包。
b. 假定此时 A 有数据发送,B 收到 A 的 Data + ACK,自然会切换为 established 状态,并接受 A 的 Data。
c. 假定 B 有数据发送,数据发送不了,会一直周期性超时重传 SYN + ACK,直到收到 A 的确认才可以发送数据。