[Network] TCP 3-Way Handshake & 4-times close

[zhonghuasheng]

Information:

The Transmission Control Protocol(TCP) level of the TCP/IP transport protocol is connection-oriented. Connection-oriented means that, before any data can be transmitted, a reliable connection must be obtained and acknowledged.

Why need 3-Way Handshake?

这个问题的本质是信道不可靠，但是通信双方需要就某个问题达成一致。而要解决这个问题，无论在消息中包含什么信息，三次通信是理论最小值。所以三次握手不是TCP本身的要求，而是为了满足“在不可靠信道上进行可靠的传输信息”这个需求所导致的，也就是说信道不可靠，但是数据传输要可靠。三次握手达到了，那么后面你想接着握手也好，发数据也好，跟进行可靠信息传输的需求就没有关系了（三次握手之后没必要再握手）。So,如果信道是可靠的，即无论什么时候发出消息，对方一定能收到。

在谢希仁著《计算机网络》第四版中讲“三次握手”的目的是“为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误”。在另一部经典的《计算机网络》一书中讲“三次握手”的目的是为了解决“网络中存在延迟的重复分组”的问题。
在谢希仁著《计算机网络》书中同时举了一个例子，如下：

“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。”