TCP是 Internet 協(xié)議套件的主要協(xié)議之一，它位于應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層之間，用于提供可靠的連接服務(wù)，是一種面向連接的通信協(xié)議，有助于通過網(wǎng)絡(luò)在不同設(shè)備之間交換消息。

提到TCP，那么一定就會(huì)提到TCP的三次握手，這個(gè)是TCP連接核心中的核心，那么TCP三次握手是怎么樣的過程，有什么優(yōu)秀的設(shè)計(jì)之處呢？

今天瑞哥帶您用圖解的形式好好的解釋一波，讓我們直接開始吧。

什么是TCP？

• 英文全稱：Transmission Control Protocol
• 中文名稱：傳輸控制協(xié)議

TCP是一種面向連接的協(xié)議，可確保將數(shù)據(jù)完整地傳送到其目的地，TCP 首先通過使用 TCP 三向握手與每個(gè)主機(jī)上的 TCP 端口建立會(huì)話，然后它以數(shù)據(jù)包的形式傳輸數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)序列號(hào)，當(dāng)在目的地收到數(shù)據(jù)包時(shí)，TCP 會(huì)向發(fā)送主機(jī)生成確認(rèn)，如果未收到序列中的數(shù)據(jù)包，則發(fā)送主機(jī)上的 TCP 在一定時(shí)間間隔后重新傳輸數(shù)據(jù)包。

TCP三次握手

TCP 在建立和關(guān)閉兩個(gè)設(shè)備之間的連接期間會(huì)發(fā)生 3 次握手過程，也就是建立和關(guān)閉連接需要經(jīng)歷三個(gè)步驟，下面我們來詳細(xì)的了解一下這三個(gè)過程。

生活中的三次握手

我們先以生活中的例子形象的說明一下三次握手過程：

生活中的三次握手

小明想打電話給小美，但是不確定對(duì)方是不是小美，所以會(huì)經(jīng)歷以下過程：

• 小明：你好，請(qǐng)問是小美嗎？【第一次握手】
• 小美：是的，我是小美。【第二次握手】
• 小明：好的，我知道你是小美了。【第三次握手】

經(jīng)歷三次握手后，小明可以可以很明確的確定對(duì)方就是小美，非常可靠！

假如只有一次握手，那么小明問完“你好，請(qǐng)問是小美嗎？”，小明壓根不確定對(duì)方有沒有收到這個(gè)問候，更不要談對(duì)方是否是小美了。

假如只有兩次握手，那么小明收到小美的“是的，我是小美。”的回復(fù)后，小美是不知道小明是否收到她的回復(fù)，所以接下來她不確定是否要跟電話中詢問她的人通信。

所以三次握手剛剛好。

專業(yè)角度的三次握手

下面我們來看下專業(yè)的三次握手。

三次握手涉及到的專業(yè)名詞

服務(wù)端：服務(wù)端是專用于運(yùn)行服務(wù)以滿足其他計(jì)算機(jī)需求的物理計(jì)算機(jī)

客戶端-服務(wù)端

• 客戶端：客戶端是訪問服務(wù)器提供的服務(wù)的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備或軟件
• SYN：同步序列號(hào)（Synchronize Sequence Number），這是從客戶端到服務(wù)端的第一個(gè)數(shù)據(jù)包，可以描述為建立連接的請(qǐng)求，如果 SYN 為 1，則表示設(shè)備要建立安全連接，否則不。

SYN抓包

ACK：確認(rèn)（Acknowledgement），可以說是SYN的響應(yīng)，如果 ACK 為 1，則設(shè)備已收到 SYN 消息并確認(rèn)，否則沒有。

ACK抓包

三次握手步驟

三次握手步驟

第一步：客戶端將 SYN 標(biāo)志設(shè)置為 1 將消息發(fā)送到服務(wù)端。

第二步：服務(wù)端通過將 ACK 標(biāo)志設(shè)置為 1 來確認(rèn)客戶端請(qǐng)求。

第三步：客戶端收到來自服務(wù)端的同步（SYN）后，向服務(wù)端發(fā)送確認(rèn)（ACK）。

從客戶端得到（ACK）后，客戶端和服務(wù)端之間建立連接，現(xiàn)在數(shù)據(jù)可以在客戶端和服務(wù)器端之間傳輸。

更詳細(xì)的過程

三次握手更詳細(xì)的過程

第一步：TCP客戶端向服務(wù)端發(fā)送 TCP SYN 數(shù)據(jù)包來開始連接，數(shù)據(jù)包包含一個(gè)隨機(jī)序列號(hào)n，它表示客戶端應(yīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的序列號(hào)的開始。

第二步：服務(wù)端收到數(shù)據(jù)包，并用它的序列號(hào)（m）進(jìn)行響應(yīng)，它的響應(yīng)還包括確認(rèn)號(hào)，即客戶端的序列號(hào)加 1，此處為n+1。

第三步：客戶端通過發(fā)送確認(rèn)號(hào)來響應(yīng)服務(wù)器，該確認(rèn)號(hào)是服務(wù)端的序列號(hào)加 1，此處為m+1.

TCP三次握手抓包分析

再多的理論不經(jīng)過實(shí)踐都是徒勞，所以驗(yàn)證我們理論的最好的方式就是抓包看一下TCP三次握手過程。

TCP三次握手抓包分析

如圖，主機(jī)172.16.16.128:2826和主機(jī)212.58.226.142:80建立三次握手過程：

• 第一步：主機(jī)172.16.16.128:2826向主機(jī)212.58.226.142:80發(fā)送[SYN] Seq=0
• 第二步：主機(jī)212.58.226.142:80向主機(jī)172.16.16.128:2826發(fā)送[SYN,ACK] Seq=0，Ack=1
• 第三步：主機(jī)172.16.16.128:2826向主機(jī)212.58.226.142:80發(fā)送[ACK] Seq=1，Ack=1

這就是詳細(xì)的三次握手報(bào)文，我覺得此時(shí)此刻，大家可以打開自己的wireshark抓包工具盡情的體驗(yàn)一下TCP三次握手的神奇之處了。

TCP窗口

大家在看上圖中的wireshark抓包截圖的時(shí)候，肯定注意到了Win=8192的字眼，這個(gè)就是TCP窗口。

客戶端向服務(wù)端發(fā)送一堆數(shù)據(jù)，然后服務(wù)端驗(yàn)證所有數(shù)據(jù)包級(jí)別的校驗(yàn)和并發(fā)送一個(gè)ACK數(shù)據(jù)包，表明一切數(shù)據(jù)都已正確接收。

如果沒有收到所有內(nèi)容，則需要重新傳輸部分或全部數(shù)據(jù)，每個(gè)設(shè)備都維護(hù)一個(gè)所有數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，以防需要再次發(fā)送，接收到 ACK 數(shù)據(jù)包意味著設(shè)備可以將舊數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)中清除。

TCP 窗口

TCP 窗口就是在接收到 ACK 之前可以發(fā)送的最大字節(jié)數(shù)。

如果網(wǎng)絡(luò)不可靠，最好將TCP 窗口設(shè)置小一點(diǎn)，這樣，如果出現(xiàn)問題，就不必重新傳輸非常大的數(shù)據(jù)。

TCP還有一個(gè)絕佳的設(shè)計(jì)，那就是滑動(dòng)窗口，即設(shè)備可以動(dòng)態(tài)更改窗口大小，在擁塞時(shí)將窗口縮小，在正常時(shí)將窗口放大。

其他參數(shù)

抓包截圖中不僅僅有TCP 窗口，還有其他的參數(shù)：

• MSS(Maximum Segment Size)，最大段大小。
• WS(Windows Scaling)，用于控制最大 TCP 接收窗口大小。

TCP為什么不能二次握手建立連接

我們要知道Server 和 Client 想要建立連接，必須滿足以下四個(gè)條件：

• 服務(wù)端需要確認(rèn)服務(wù)端可以從客戶端接收數(shù)據(jù)包
• 客戶端需要確認(rèn)客戶端可以從服務(wù)端接收數(shù)據(jù)包
• 客戶端需要確認(rèn)服務(wù)端可以從客戶端接收數(shù)據(jù)包
• 服務(wù)端需要確認(rèn)客戶端可以從服務(wù)端接收數(shù)據(jù)包

四個(gè)條件看起來很繞，其實(shí)說白了就是：

• 小明問：“你好，請(qǐng)問時(shí)小美嗎？”：發(fā)送成功后，小明確定可以他從小美接收信息，驗(yàn)證了第一個(gè)條件【服務(wù)端需要確認(rèn)服務(wù)端可以從客戶端接收數(shù)據(jù)包】
• 小美回：“是的，我是小美”：發(fā)送成功后，小美確定她可以從小明接收信息，也能確認(rèn)小明可以從她這邊接收信息，驗(yàn)證了第二、第三個(gè)條件【客戶端需要確認(rèn)客戶端可以從服務(wù)端接收數(shù)據(jù)包】【客戶端需要確認(rèn)服務(wù)端可以從客戶端接收數(shù)據(jù)包】
• 小明回：“好的，我知道你是小美了”：發(fā)送成功后，小明確定可以小美可以從他這邊接收信息，驗(yàn)證了四個(gè)條件【服務(wù)端需要確認(rèn)客戶端可以從服務(wù)端接收數(shù)據(jù)包】

TCP 是一種雙向通信協(xié)議，這意味著任何一端都應(yīng)該能夠可靠地發(fā)送數(shù)據(jù)，所以三次握手剛剛好。