TCP协议的分析

一说起TCP,很多人立马就能想起三次握手和四次分手。
更有记忆力强者,能把整个状态变迁图记下来。
但是说起为什么要有这些机制,就不太好答上来。
下面以一个例子分析三次握手和四次分手的过程。

打个比方,你和同事在早上相约中午去xx餐厅吃饭。
由于工作比较忙,双方有可能看不到对方发的消息。
所以你们约定:

  1. 在看到对方发的消息时,就回复一条收到。
  2. 如果对方没有回复收到,自己就重新发一次。

12:00,你给同事发了一条消息:我准备去吃饭了
如果你的同事刚好活已经干完,那么会回复:收到。我也准备去吃饭了。
然后你再回复一次:收到。
看起来就像是TCP的3次握手。

但是假如你的同事在收到你的第一条消息时,工作还差一点未完成。
那时他就只能回复:收到。
而此时你看到回复之后,你只能确认对方确实收到了你的消息,而不能确认对方已经准备好了和你一起吃饭。
假设过了10分钟,你的同事把工作做完,给你发送了一条消息:我也准备去吃饭了
你回复:收到。
如此你和同事就达成了共同吃饭的协调工作,经历了4次消息传递。

所以反过来再回想一下TCP的建链过程。

client: SYN
server: SYN+ACK
client: ACK

其实真正的过程是

client: SYN
server: ACK
server: SYN
client: ACK

只不过服务端在收到SYN时,已经确定自己也要向客户端建链,而不是稍后再进行建链,所以服务端的SYN和ACK可以合并在一起发送,看起来就成了三次握手。

分析完建链过程之后,再看拆链过程,就非常好理解。
为什么需要4次交互?
因为发起的一方,表达的是:我要停止数据发送了。
然后响应的一方,往往还有数据要发(类比上面的工作差一点没有完成的同事),需要再把数据发完之后,才能发出:我也要停止数据发送了。

就好比,你和同事去吃饭,你吃完了,说一句:我吃完了。
如果同事这时也吃完了,就会说:收到,我也吃完了。
然后你回复:收到。
这样就能一起回去了。

但是大概率你的同事不会和你同时吃完。
所以听到你说吃完时,他只会回复:收到。
等他吃完后,他会说:我也吃完了,在你回复收到之后,整个同步才算完成。

总结

所以我们可以得出,通过一个不可靠的信道传输数据来同步双方,在不发生重试的情况下,最少需要3步,最多需要4步。
原因在于:

  1. 每次传输的数据都需要确认接收
  2. 另一方可能没有准备好这次的同步动作。
    如果是可靠信道,只需要两步就ok了。
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