面试题：网络编程中TCP协议连接建立过程及异常处理

Question

请阐述TCP协议三次握手建立连接的过程。如果在三次握手过程中出现丢包等异常情况，客户端和服务器端通常会如何处理？

Answer 1

1. TCP协议三次握手建立连接的过程：
   • 第一次握手：客户端向服务器发送一个SYN（同步）包，该包中包含客户端的初始序列号（Sequence Number，记为seq=x）。此时客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。
   • 第二次握手：服务器收到客户端的SYN包后，向客户端发送一个SYN + ACK包。其中SYN部分包含服务器的初始序列号（seq=y），ACK部分是对客户端SYN包的确认，确认号（Acknowledgment Number）为客户端的序列号加1，即ack=x + 1。此时服务器进入SYN_RCVD状态。
   • 第三次握手：客户端收到服务器的SYN + ACK包后，向服务器发送一个ACK包。该ACK包的确认号为服务器的序列号加1，即ack=y + 1，序列号为客户端最初发送的序列号加1，即seq=x + 1。服务器收到这个ACK包后，双方进入ESTABLISHED状态，连接建立成功。
2. 三次握手过程中出现丢包等异常情况的处理：
   • 第一次握手丢包：
     • 客户端处理：客户端在发送SYN包后会启动一个定时器，如果在规定时间内没有收到服务器的SYN + ACK包，定时器超时，客户端会重新发送SYN包，这个过程会重复多次，一般重试次数由系统参数决定。如果多次重试后仍无法收到服务器响应，客户端会放弃连接尝试，并返回相应错误。
   • 第二次握手丢包：
     • 客户端处理：客户端等待SYN + ACK包的定时器超时后，会重新发送SYN包，和第一次握手丢包时客户端的处理类似。
     • 服务器处理：服务器在发送SYN + ACK包后，也会启动一个定时器，如果在规定时间内没有收到客户端的ACK包，定时器超时，服务器会重新发送SYN + ACK包，重复多次，若多次重试后仍未收到客户端ACK，服务器也会放弃连接。
   • 第三次握手丢包：
     • 服务器处理：服务器没有收到客户端的ACK包，定时器超时后，会重新发送SYN + ACK包。客户端收到重发的SYN + ACK包后，会再次发送ACK包，确保连接成功建立。