从序号和确认号理解TCP三次握手

头部信息

TCP首部存储的数据和建立连接有关，具体每个字段的用途可以参考这一篇文章，其中序号和确认号决定了发送数据的内容。

• 头部中间部分"保留"和"窗口"中间是标志位，会携带一些连接的信息
• 序号（Sequence Number）：当前TCP数据部分的第一个字节编号(实际是一个非常大的值，非常大的值 - 固定值 = 小的编号，同一请求有一个固定值，固定值来源于建立连接时seq=0时)
• 确认号（Acknowledgment Number）：ACK=1时才有效，期望对方下一次传过来的TCP数据部分的第一个字节编号

1_tcp数据格式.jpeg

三次握手

建立连接的时候会有三步，也就是我们所说的三次握手。

• SYN=1，ACK=0，序号 seq=x（连接之初的客户端固定值，简单来说就是0），没有发任何字节，所以数据长度为0，此时是客户端向服务器发送的建立连接请求。
• SYN=1，ACK=1，序号 seq=y（连接之初的服务器固定值，简单来说就是0），确认号 ack = x+1，数据长度为0，此时是服务器向客户端发送响应，表示希望收到客户端发送第1个字节的数据。
• SYN=0，ACK=1，序号 seq=x+1，确认号 ack=y+1，数据部分长度为0，此时客户端确认收到服务器的确认消息，建立连接完成。表示希望收到服务器第一个字节的数据。

1_建立连接.png

连接时，存在一些状态的变化

• CLOSED：client处于关闭状态
• LISTEN：server处于监听状态，等待client连接
• SYN-RCVD：表示server接受到了SYN报文，当收到client的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态
• SYN-SENT：表示client已发送SYN报文，等待server的第2次握手
• ESTABLISHED：表示连接已经建立

抓包数据来看如下所示

2_模拟连接.jpeg

疑问

那么可能有人会问，为什么需要三次握手，两次不就可以互相确认了吗？

三次握手的目的：防止server端一直等待，浪费资源。
如果只有两次握手，第一次发送SYN=1时因网络延迟没发送成功，那么客户端会再发送一次SYN=1的建立请求，此时发送成功，客户端和服务器之间完成通信。
过了一段时间，第一次发送的SYN=1消息才发送到服务器，此时服务器以为是新的建立连接过程，又会回复一个SYN=1,ACK=1的响应。
如果只有两次连接，服务器会以为成功建立连接，但实际上客户端的数据已经获取到，不会再发送请求了，服务器就会处于一直等待的状态。
采用三次握手就可以防止这样的情况，因为第三次请求没发送给服务器，所以它处于同步已接受状态，如果一直没有收到第三条请求则会关闭连接。

那如果第三次握手失败了呢？

此时server的状态为SYN-RCVD，若等不到client的ACK，server会重新发送SYN+ACK包。如果server多次重发SYN+ACK都等不到client的ACK，就会发送RST包，强制关闭连接。

数据传输

当获取连接后，就可以开始真正的传输数据啦

• 服务器发送第一条请求给客户端，SYN=0，ACK=1，seq=1，ack=583，len=1280，发送数据的序号从1开始，希望对方发送数据从583字节开始。
• 服务器发送第二条请求给客户端，，SYN=0，ACK=1，seq=1281，ack=583，len=2560，因为上一次请求发送了1280字节的数据，所以此条数据从1281开始，还没有收到客户端的数据，所以确认号仍然为583。
• 服务器发送第三条请求给客户端，SYN=0，ACK=1，seq=3841，ack=583，len=1280，到上一次请求的数据已经发送到了1280+2560，所以此次从3841字节的数据开始。
• 客户端回应服务器发送的请求，SYN=0，ACK=1，seq=583，ack=3841，len=0，因为服务器希望收到583字节开始的数据，所以这里序号为583，确认号为3841，希望收到对方以3841开始的数据（这里可能上一条数据还没有收到），长度为0表示只是确认收到的响应。

3_传输数据.jpeg

到这里就是完整的【建立连接】，以及发送请求流程。关于【释放连接】，会在下一篇文章中描述。

以上就是关于 从序号和确认号理解TCP三次握手 的内容 ， 更多有关 前端、网络协议 的内容可以参考我其它的博文，持续更新中~