TCP两次握手

TCP的三次握手已经说烂了，TCP为何要三次握手？为何不两次握手也有很多说法。对于这些类似的问题，最好的办法是看RFC

常规思路，由面到点

• 两军问题

在不可靠通信下，两军想要达到状态一致是无解的。因为在不可靠信道下，一边状态的确认需要另一边的回复（ACK），而另一边回复时再次面临不可靠信道问题，这样就回到了问题的最初，无限递归

既然“两军问题”无解，TCP也面临此问题，为何TCP还能可靠传输数据呢？

两军A，B为达成一致状态，A需要知道B是否收到信息（A-->B），B需要知道A是否知道B已经收到信息（B回复ACK）（B-->A）

但对于TCP，A只需要知道B有没有收到信息，并不关心B是否知道A已经知道B已经收到信息（这里语言表达不太友好...），只要网络不是100%不可靠，这个是可以实现的（例如通过超时重传机制辅助）。即：TCP并不需要两边状态一致

感觉有人要打我脸了，用过钉钉的人会说，A发送给B一条消息，B看到后会显示“已读”，你看，在不可靠的网络上这不状态一致了么？额。。。

这里有两个惯性思维：

1.一般用户甚至程序员会理所当然的认为网络，通信软件是可靠的（这个只能说国内的公网还不错），认为B收到A的消息并且看了以后，A那端一定会显示“已读”

2.上帝视角。A和B是同时在你的脑袋里虚拟的角色，B通过你这个上帝得知了A的情况而不是通过“不可靠信道”

这是环境使然，打破这个只能靠逻辑，或者换一个环境

我们换一个环境：

在战区，电磁干扰很严重，A给B发送了一条消息，虽然A端显示已读，但这时候B就懵逼了：A有没有收到？（还深信不疑只要B看了A就一定收到且显示为“已读”么？）

当然此时很多人还是会质疑我：平时约朋友，A发消息：晚上5.见，B回消息：好，5.见。这事就定了啊，实际也就是这样约到的啊？！。。。

这里的问题在于：

1.国内的公网大多数情况下是可靠的，尤其对于IM这种消息量不大的应用体现更为明显，所以给人造成刻板印象，A发出去的B一定能收到，A也一定能收到B给的ACK

2.事情本身的风险很小（能容忍的不确定性很大）

我们用“笨方法”分析

A ----> B  （A向B发送消息：晚上5.见）

B ----> A  （B收到消息回复ACK）

A收到ACK并显示“已读”，此时A，B各自的状态为：

A：知道B收到了消息

B：不知道A是否收到ACK，即：不知道A是否知道B收到消息“晚上5.见”

设定一个场景，A，B必须同时在5.约定的地点出现，否则单方出现的会被出卖，即：任何一方都不能冒险，必须100%确定

由于B 不知道 A 是否知道B已经收到消息，所以没法100%确定，所以B不会赴约

A也知道B会这么想，所以A也不会赴约

继续：

B ---->  A   （B向A发送消息：好，5.见）

A ---->  B   （A向B发送ACK）

B收到ACK并显示“已读”，此时A，B各自的状态为：

A：不知道B是否收到ACK，即：不知道B是否知道A收到消息“好，5.见”

B：知道A收到了消息

综合上面的情况：

A：确定：B收到了消息“晚上5.见”，确定：B不确定A知道B收到消息“晚上5.见”，不确定：B知道A收到消息“好，5.见”，

B：确定：A收到了消息“好，5.见”，确定：A不确定B知道A收到消息“好，5.见”，不确定：A知道B收到消息“晚上5.见”

此场景“不确定”会被认为“没有，不会，没发生”

A的视角：B收到了消息“晚上5.见”，B会认为我这边显示发送消息“晚上5.见”失败，B认为：我会认为B显示发送消息“好，5.见”失败

B的视角：A收到了消息“好，5.见”，A会认为我这边显示发送消息“好，5.见”失败，A认为：我会认为A显示发送消息“晚上5.见”失败

这里最容易脑卡的地方在：

1.B确实收到了A发的消息“晚上5.见”，A也知道B收到了这个消息，但从B的角度，B无法确定A收到了ACK，所以只能认为A没有收到ACK，从而认为A显示发送消息“晚上5.见”失败

2.B是否赴约取决于B认为A是否会赴约，当前的不确定性和风险让B认为A显示发送失败，从而认定A不会赴约

在不可靠背景下，发送ACK的一方都会认为对方没有收到ACK，从而认为对方会认为对方自己之前发送的消息失败，无法达到一致

我们再看，A会赴约么？A赴约与否取决于从A的视角看B会不会去赴约

A的视角认为：B会认为我这边显示发送消息“晚上5.见”失败，B认为：我会认为B显示发送消息“好，5.见”失败

简单的说就是：B认为我没发消息“晚上5.见”，B也会认为：我认为B没发消息“好，5.见”

A，B就是两个杠精，相互否认。。。谁敢赴约？。。。

• ISN

如果是两次握手，B收到A的SYN包后状态即为：ESTABLISHED，此时B再给A发送一个SYN+ACK包，由于此时B已经为ESTABLISHED，所以可以向A发送数据，如果数据包先于SYN+ACK包到达A，A就尴尬了，A没有收到B的ISN，没法判断这些数据包是否能用（< ISN 该直接丢弃），一个优雅牛逼的协议是没法容忍这些的

如果是三次握手，B收到A的SYN包后状态即为：SYN_RECV，是没法发送包的

但有一点是相同的，无论是SYN_RECV或者ESTABLISHED，都是一种等待状态，都需要发送数据包确认对方是否还在（SYN_RECV会出现SYN flood）

你可以设计两次握手，但相应的状态机也需要重新设计，TCP目前的状态机仅仅是多种设计方案中的一种，真要谈两次握手需要重新设计协议，在协议内部（尤其是状态机已经确定）谈为何不两次握手意义不大，毕竟这仅仅是整个协议的一部分，此时需要的是从整个协议的角度思考

• 四次握手

三次握手在机制上本质是四次握手的简化

1.A ----> B （SYN，ISN）

2.B ----> A  （ACK）

3.B ----> A  （SYN，ISN）

4.A ----> B  （ACK）

2和3合并后成了“三次握手”，四次握手建立连接和四次握手关闭连接是对应的，体现了全双工

更多次握手能从整体上衡量出在一个时间段内网络是否可靠，握手次数要求越多，对那段时间的可靠性要求也高，但从工程上没有太大必要

1.TCP是兼顾效率和可靠性的协议

2.网络的稳定性存在随机性，也许开始很好，接下来就拥塞了，此前的握手再流畅也是然并暖

握手并不是为了处理可靠性问题

这里也许会刷新你对习以为常的网络是可靠的惯性思维，如今人们把状态一致的重任交给了依靠公网的IM，刻板印象中也没出过错，但大概率不出错不表示100%不出错，从理论的完备性看，IM无法担当状态一致的重任

但我们何尝又不是活在一个不确定的世界中，云服务SLA最多给你6个9，银行金融系统都不是100%可靠，电力系统，飞机，卫星，火箭，高铁都是这样，但我们依旧活的似乎“很确定”

习惯了大概率的确定性，面对真实的不确定时会手足无措，难以接受

习惯了不确定性，面对大概率的确定性时，感叹的可能是一种难以描述的舒适和震感