1. 引言
握手（Handshake）是一种常见的建立连接的行为。在现实生活中，它可能是两个商务人士开始交谈前的礼节性动作。在计算机网络中，设备或进程通过执行握手协议来建立连接，从而按照事先协商好的参数和规则进行通信。
本文将深入探讨两种常见的握手协议：两次握手（Two-Way Handshake） 与 三次握手（Three-Way Handshake）。我们的目标是理解它们的工作机制、优缺点，以及为何三次握手成为主流标准。
2. 握手基础概念
握手本质上是通信双方在正式传输数据前进行的协商过程。它可以协商通信协议、数据编码方式、最大传输速率等参数。
以下是一些需要握手的常见场景：
- ✅ TCP（传输控制协议）：建立 TCP 连接时采用三次握手，确保通信双方同步序列号并建立可靠的连接。
- ✅ TLS（安全传输层协议）：客户端与服务端通过握手协商加密算法、交换密钥等安全参数。
- ✅ SMTP（简单邮件传输协议）：在建立 TCP 连接后，SMTP 客户端与服务器通过握手进行身份验证并协商通信参数，如加密方式和最大邮件大小。
- ✅ 拨号上网：调制解调器通过握手协商通信协议、调制方式等，以优化连接质量。
3. 两次握手（Two-Way Handshake）
两次握手是一种较为简单的连接建立方式，通常涉及 SYN（同步） 和 ACK（确认） 消息交互。
握手流程如下：
- 客户端发送 SYN 消息，携带一个初始序列号 X。
- 服务端收到后，发送 ACK 消息，携带自己的序列号 Y，并确认客户端的 X。
这样，连接就建立完成了。
流程图如下：
⚠️ 问题所在：
如果服务端的 ACK 消息在网络中延迟，客户端可能会超时并重新发送 SYN 消息。此时服务端可能已经处理过第一个 SYN，并发送了 ACK，但由于延迟，它会收到新的 SYN 消息。
此时，客户端使用新的序列号 Z 发送数据，但服务端却期望接收基于 X 的数据，导致序列号不一致，进而引发数据错乱。
流程示意如下：
因此，两次握手存在连接同步失败的风险。
4. 三次握手（Three-Way Handshake）
三次握手在两次握手的基础上增加了一次确认步骤，确保双方都确认了彼此的序列号，从而避免了同步失败的问题。
具体流程如下：
- 客户端发送 SYN 消息，携带序列号 X。
- 服务端响应 SYN-ACK，携带自己的序列号 Y，并确认客户端的 X。
- 客户端发送 ACK 消息，确认服务端的 Y。
三次握手完成后，连接正式建立。
流程图如下：
✅ 优势：
- 双方都能确认对方的发送与接收能力
- 避免了由于 ACK 延迟导致的序列号错乱
- 提高了连接的可靠性
❌ 缺点：
- 增加了一次通信开销，连接建立时间稍长
- 在高并发场景下可能略微增加服务器负担
⚠️ 踩坑提醒：
某些新手开发者可能误以为两次握手就足够，但在实际网络环境中，丢包、延迟、重传是常态，两次握手很容易导致连接建立失败或数据混乱。
5. 总结
握手协议是网络通信中不可或缺的一环。两次握手虽然简单，但由于其潜在的同步问题，在实际应用中已被淘汰。三次握手通过增加一次确认机制，显著提升了连接的可靠性，因此被广泛应用于 TCP、TLS 等协议中。
✅ 关键点回顾：
| 项目 | 两次握手 | 三次握手 |
|---|---|---|
| 消息次数 | 2 | 3 |
| 是否可靠 | ❌ | ✅ |
| 是否存在序列号冲突风险 | ✅ | ❌ |
| 实际应用 | 否 | ✅ |
总之，握手不仅是一种连接建立机制，更是保障通信可靠性的基石。理解其原理，有助于我们在网络编程中更好地设计和排查问题。