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万兆网速，为何TCP依然需要三次握手？

脚本之家 2022-04-23

The following article is from 车小胖谈网络 Author 车小胖谈网络

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出处：车小胖谈网络(ID:chexiaopangnetwork)

如若转载请联系原公众号

网络情况良好的话TCP/IP协议为什么需要三次握手？
网络上的解释：恩，那么网络良好没有丢包和延时的话是否需要三次握手呢？
为什么不用两次握手？
1.当因为网络原因一个请求滞留在网络中，然后重新发送一个并连接完成关闭后，原来那个请求再次发送给服务器再次建立连接而浪费资源
2.当服务器返回的确认请求丢失了，服务器以为连接已经开始，一直发数据，但是客户端等着确认包，不会接受数据，（网传会死锁，一段时间后重新发送同步请求，按理说也不会死锁）（问题来了，三次握手难道不存在这个问题么，凭啥你三次握手可以自动接收数据两次不行）
如果三次握手的第三个包丢失了
1.客户端进入已连接状态，可能会发送数据包，服务器收到数据包会自动切换到已连接状态。
2.但是服务器发不了数据，会一直超时重传第二个包来等待客户端的确认报文。
 


电脑是如何知道网络状态良好的？
电脑在没有网络测量的前提下，是无法预知网络状况的是网络状况的。如果电脑有先知先觉的能力，还要啥三次握手、两次握手。想发数据给服务器的时候，直接将数据扔给服务器，这个行为有一个专业名词，0 RTT。
 
0次握手
0 RTT的情况下，数据请求从客户端发出开始计时，到请求的数据从服务器返回为止，需要多久？
 
1 RTT。
 
三次握手
古典的TCP三次握手，从握手开始，到握手完成，直到客户端请求的数据从服务器返回为止，需要多久？

1.5 RTT（握手） + 1 RTT（数据往返） = 2.5 RTT。
 
一般来说，比较积极的TCP在第三次握手的时候，已经顺便携带了数据请求，需要的事件将减小为：
 
1 RTT（握手） + 1 RTT（数据往返） = 2 RTT。
 
两次握手
如果采用两次握手，即服务器收到客户端的握手，发出自己的握手信号，即认为握手完成。从握手开始，到握手完成，直到客户端请求的数据从服务器返回为止，需要多久？
 
1 RTT（握手） + 1 RTT（数据往返） = 2 RTT。
 
啊，怎么会这样？两次握手与三次握手，客户端所等待的时间竟然是相同的，都是2 RTT，真的没有想到！
 
同学们会说，不是这样子的！服务器可以在第二次握手的时候，同时携带数据的，那么用户所等待的时间将减小为：1 RTT（握手 + 数据返回）。
 
服务器在没有收到客户端数据请求的情况下，返回什么数据给客户端呢？

没法返回，因为服务器不知道客户端真正感兴趣的数据到底是什么！
 
所以，三次握手与两次握手并没有区别。接下来的问题是，为何当初TCP设计者不采用0次握手？
 
0次握手，可以选择UDP。
 
UDP尽管可以，但是它不确认数据，无法保证数据的可靠传输。
 
我的意思是，依然采用TCP三次握手，依然采用TCP确认机制，客户端第一个握手报文，携带请求数据，那么这和0次握手应该是一样的，获得数据的延迟依然是 1 RTT。这样可以吗？
 
当然可以。但是在TCP/IP诞生的年代，带宽是稀缺资源。在不知道服务器死活的情况下，贸然将数据请求发到网络管道里，是不负责任的行为。
 
而采用三次握手，握手报文本身的尺寸较小，对带宽的影响也比较小。一旦完成三次握手，至少说明服务器他老人家活蹦乱跳，就可以将大尺寸的数据报文发过去了。
 
随着网络带宽的指数级的增长，实现0 RTT的数据传输呼声越来越高。这样的传输协议也相应诞生了，比如QUIC协议。但是这个协议是使用UDP传输的，且第一次无法0 RTT。因为需要认证、协商密钥等参数。但是从第二次起，就可以 0 RTT了，因为密钥等信息依然缓存在客户端、服务器上，也不怕不怕DOS攻击了。
 
随着互联网的爆发式增长，TCP设计的漏洞就成为了攻击的对象。比如伪造TCP SYN握手报文攻击，服务器不分青红皂白开辟内存来保存连接，很快就会耗光内存从而拒绝服务。如果TCP使用0 RTT，攻击更简单，使用更少的报文就可以将服务器的内存耗尽，因为携带数据的报文，比握手报文要大好多倍。
 
为了抵御此类的DOS攻击，服务器的TCP使用CookieOption，服务器收到客户端第一次握手，礼貌性地回复一个“SYN + ACK + Cookie Option“，仅此而已，分配内存吧？
 
不。
 
如果收到客户端的“ACK + Cookie Option“,且这个Cookie Option没错，此时服务器才着手分配内存，标记连接建立。
 
如果客户端的ACK没有携带Cookie Option，或者Cookie Option不对，对不起直接Reset。

-- End --

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