关于握手那些事

缘起

可能学习过计算机网络的同学都知道 TCP/IP 在建立连接时需要进行三次握手，但不知大家是否考虑过为何必须用三次握手来建立连接？是否可以通过两次握手就建立？为何中断连接的时候又必须进行四次握手，而不能用三次握手？下边在这篇文章中我们对这些问题一一进行解答。

报文格式

握手建立 TCP 连接的过程，其本质就是连接双方达成传输规则的公式，而规则的达成势必少不了共同的约定。而 TCP 报文便是 TCP 连接建立的共识。因此开始之前先了解 TCP 报文的格式是很有必要的。按照谢希仁老师的教材，TCP 的报文格式如下所示：

上图的字段是很多的，但在此处并不需要我们都了解，其中下边这几个字段和握手过程密切相关，需要我们提前予以说明。

1. 序号：Seq 序号，占 32 位，用来标识从 TCP 源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
2. 确认号：Ack 序号，占 32 位，只有 ACK 标志位为 1 时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
3. 标志位：共 6 个，即 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN 等，具体含义如下：
   （A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
   （B）ACK：仅当 ACK=1 时确认号字段才有效。当 ACK=0 时，确认号字段无效
   （C）PSH：当两个应用进程进行交互通信时，有时一端的应用进行希望在键入一个命令后能够立即受到对方的响应。在这种情况下，TCP 就可以使用推送（PSH）操作。接受放在受到 PSH=1 的报文段后，就会尽快交付给接受应用进程，而不在等到缓存填满之后再发送。
   （D）RST：用于重置连接。当 RST=1 时，表明 TCP 连接中出现了严重差错，必须释放连接，然后重新建立连接
   （E）SYN：在建立连接时用来同步序号。
   （F）FIN：用来释放一个连接。

三次握手

所谓三次握手指的就是 TCP 连接在建立时需要客户端和服务器总共发送 3 个数据包确认连接的建立。整个流程如下所示：

挥手道别

所谓四次握手就是指终止 TCP 连接的时候，需要客户端和服务器总共发送 4 个数据包以确认连接的断开。整个过程如下图所示：

到这里可能大家又有疑问了，为什么 TCP 在建立连接的时候需要三次握手就可以了，而分别的时候却要挥手四次？
这是因为服务端在 LISTEN 状态下，收到建立连接请求的 SYN 报文后，把 ACK 和 SYN 放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即 close，也可以发送一些数据给对方后，再发送 FIN 报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方 ACK 和 FIN 一般都会分开发送。

小结

到这里可能大家就明白了，TCP 在建立连接时要进行三次主要是为了让双方都明确自身和对方收发能力正常。而 TCP 在断开是进行四次挥手，主要是为了保证收发双方数据都发送完毕，并且对方都完全接收到。