TCP建立连接为什么进行三次握手？

面试被问到这个问题，当时没回答上来，网络上查了很久，感觉还是这个比较全面，虽然文章并没有说清楚，但结合文章及后面的评论就差不多搞懂了。

TCP是基于IP的虚电路可靠的全双工通信服务，基本上可以分为链接建立，数据传输，链接拆除三个阶段。

为什么链接建立阶段采用三次握手机制？

先约定两个名字。A代表链接建立的发起方，B代表链接建立的接受方。

三次握手是指A向B发送一个Sync，B向A回送Ack+Sync，A再向B发送Ack，这样一个过程。
通过这个过程，TCP的全双工的虚电路服务就建立起来了。
为什么是三次握手？
我认为原因是TCP链接逻辑上区分成两个通道，一个通道用于A-》B，另一个通道用于B-》A。这一点从链接建立阶段看不明晰，但是链接拆除阶段非常清楚。我们

知道TCP链接的拆除是所谓的优雅拆除，任何一方都可以拆除自己发往对方数据的那个通道，而同时还要保证对方发往自己的数据能被正常处理。所以TCP链接拆除就要经历一个半链接的阶段。用四个协议数据包进行拆除。
再回过头看看链接建立阶段，就非常明确的看出来，这三次握手确实是用于建立这个链路上的两个通道的。
那么为什么要三次握手？最近看到弯曲评论上有一篇文章，说TCP链接甚至可以建立半链接，也就是只建立一个通道，数据只能单向流动。这时候的三次握手就退化成两次握手，一次Sync以及一个对应的Ack。［同时文章指出，Socket
API并没有提供建立半链接的能力，但是下层的协议确实具有］
所以说三次握手也不是必需的。
我们暂且不关心建立半链接。
究竟为什么需要三次握手？
从逻辑上讲，三次握手是最省的建立TCP链路［两个通道］规程机制了，所以就应该三次握手。
但是，实际上我们必须进行三次握手么？我们知道UDP是数据报服务，也就是无连接的服务。其实无连接的服务也可以看作某种连接服务，比如：看做链接建立、数据传输、链接拆除在一个协议数据包中完成的快速短暂链接服务。这就是说，我们可以复用数据包。有了这个启示，我们就可能对三次握手进行更进一步的优化，实际上，可以优化到没有任何纯协议数据包，只有业务数据包，只要把这几个协议数据包复用于初始数据传输包即可。
但是为什么TCP链接要三次握手进行建立？
我个人认为其实没有理由非得如此。不过我们可以通过TCP的拥塞控制机制得到一些启示。TCP的拥塞控制由“慢启动(Slow
start)”和“拥塞避免(Congestion avoidance)”，“快速重传(Fast retransmit)”、“快速恢复(Fast
Recovery)”，选 择性应答( selective
acknowledgement,SACK)等一系列机制组成的。其中慢启动是TCP链接建立以后，开始发送数据时的策略。为了避免TCP拥塞，采用缓慢提高TCP数据传输速率的办法。所以三次握手我猜想也是为了减缓TCP链接的建立，就如同古代的击鼓伸冤，你可以击鼓伸冤，但在此之前你得过好几关，比如跪带刺的铁板凳等等……，这样的目的是为了提高击鼓伸冤的门槛，免的有人恶意的利用这种机制——除非你愿意为你的冤情付出相应的代价［这也说明冤情沉重］，否则你的冤屈不必申述。
当然，有人说三次握手是为了约定初始序号（ISN，Initial Sequence
Number，这儿的序号并不是按照数据包自然数序排列的，其实叫成偏移Offset更合理，因为它其实是指出这个包携带的数据在整个TCP数据流中的偏移量的，也就是说，如果一个包序号为x，而携带的数据长度为y，那么下一个包的序号为x
+
y，如果达到了最大值，就绕到0那儿开始回环。顺便说一句，最初序号是32bit的，现在提升到64bit了，因为要保证协议栈能识别出相同序号的不同的包，不能溢出回环的太快，否则ack的语义不清晰），这当然是对的，三次握手确实约定了初始序号，但是约定初始序号不是为什么是三次握手的原因。实际上正如我前面所说的，没有握手也可以约定初始序号。［在网上找到这样一篇论文，内容看不了，但应该大致跟我的复用数据包的设想差不多，地址：
http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_czsfgdzkxxxb200902019.aspx］
归根结底，TCP链接的建立、使用、拆除三阶段是清晰的分离的，链接建立阶段是独立的，也不能用于传递数据，当然，数据传递阶段也没有建立链接的功能。
那么现在还是那个问题：为什么需要三次握手？

看评论：

1.

这是通信当中的基本问题, 看明白Two Generals' Problem:
http://en.wikipedia.org/wiki/Two_Generals'_Problem
就很容易明白为什么三次握手是必须的了.
这个问题的本质是, 通过一个不完全可靠的信道, 最少需要几次消息传输, 信道两边的人能够对一个问题达成一致. 对于TCP来说, 无论有没有初始
序号的要求, 想要两边都同意开始传出数据, 就至少需要3次消息的交换:
0次: 显然不行
1次: A->B, A不知道B是否同意
2次: A->B, B->A. B不知道A是否收到自己的消息, 因为信道不完全可靠
3次: A->B, B->A, A->B. 两边都收到了对方的ACK, 意味着各自都了解了对方的意图, 从而可以对是否开始通信这个最简单的问题
达成一致. 

2.

这种主考官很好对付，我就遇到过类似的。直接就说三次握手的协议是理论结果和工程实践结合后，选择的一个折中方案，在互联网出现之初，这是一个比较好的方案。主

考听明白的话，应该没兴趣问下去了。

对于现在的互联网，三次握手其实已经落后了，效率低下。所以现在才有不少新的号称高性能面向连接的协议出来讨生活。

3.

TCP的三次握手是妇孺皆知的事情，似乎没有什么可以讨论的。笔者也曾经面试别人，提出过下面的问题：

“TCP为何要三次握手，四次断开？”

笔者期望的答案是：

TCP的连接建立一定要双向，所以第二个报文SYN/ACK齐发，而断开的时候可以保持半连接，即断开一半。理论依据是笔者根据Socket的实现得出的，Socket之中没有给出建立半连接的API，但是给出了shutdown可以关闭半连接。

我的理解：

tcp要建立一个全双工的连接，也就是可以理解为两个单独的通道，A->B和B->A。当A发给B 数据包（syn）时，可以理解为要和B建立链接，B回复给A数据包（ACK+SYN）时，即B同意建立A->B的连接，同时询问要和A建立链接，然后A回复B数据包（ACK）表示同意建立B->A的连接。这样一个全双工的连接便建立起来了。