Http協議詳解之三次握手

mds111發表於2024-06-07
HTTP協議

HTTP 的三次握手

在計算機網路中，HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文字傳輸協議）是用於在客戶端和伺服器之間傳輸超文字的協議。儘管 HTTP 本身是一個無狀態的應用層協議，但它通常依賴於 TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）來確保資料的可靠傳輸。TCP 是一種面向連線的協議，它透過三次握手（Three-Way Handshake）來建立可靠的連線。本文將詳細介紹 HTTP 的三次握手過程及其重要性。

三次握手的過程

三次握手是 TCP 協議中用於建立可靠連線的過程。它確保了客戶端和伺服器之間的連線是可靠的，並且雙方都準備好進行資料傳輸。三次握手的過程如下：

  1. 第一次握手（SYN）：
  • 客戶端向伺服器傳送一個 SYN（Synchronize）報文段。這個報文段包含一個初始序列號（Sequence Number），用於標識客戶端傳送的資料包順序。
  • 傳送 SYN 報文段後，客戶端進入 SYN-SENT 狀態，等待伺服器的響應。
  1. 第二次握手（SYN-ACK）：
  • 伺服器收到客戶端的 SYN 報文段後，向客戶端傳送一個 SYN-ACK（Synchronize-Acknowledge）報文段。這個報文段包含伺服器的初始序列號和對客戶端 SYN 報文段的確認號（Acknowledgment Number），表示伺服器已收到客戶端的 SYN 報文段。
  • 傳送 SYN-ACK 報文段後，伺服器進入 SYN-RECEIVED 狀態，等待客戶端的確認。
  1. 第三次握手（ACK）：
  • 客戶端收到伺服器的 SYN-ACK 報文段後，向伺服器傳送一個 ACK（Acknowledge）報文段。這個報文段包含對伺服器 SYN 報文段的確認號，表示客戶端已收到伺服器的 SYN-ACK 報文段。
  • 傳送 ACK 報文段後，客戶端進入 ESTABLISHED 狀態，表示連線已建立。
  • 伺服器收到客戶端的 ACK 報文段後，也進入 ESTABLISHED 狀態，表示連線已建立。

透過這三次握手，客戶端和伺服器之間建立了一個可靠的 TCP 連線，雙方可以開始進行資料傳輸。

三次握手的重要性

三次握手在 TCP 連線建立過程中起著至關重要的作用。它的主要重要性體現在以下幾個方面：

  1. 確保連線的可靠性：
  • 三次握手確保了客戶端和伺服器之間的連線是可靠的。透過交換 SYN 和 ACK 報文段，雙方確認了彼此的存在，並且準備好進行資料傳輸。這種可靠性對於 HTTP 等應用層協議來說至關重要，因為它們依賴於底層傳輸層的可靠性來保證資料的完整性和順序。
  1. 防止重複連線：
  • 三次握手可以防止重複連線的發生。在網路中，可能會出現由於網路延遲或其他原因導致的重複 SYN 報文段。如果沒有三次握手機制，伺服器可能會誤認為這是一個新的連線請求，從而導致重複連線。透過三次握手，伺服器可以確認這是一個新的連線請求，而不是重複的 SYN 報文段。
  1. 同步初始序列號：
  • 三次握手過程中，客戶端和伺服器交換了初始序列號。這些序列號用於標識資料包的順序，確保資料的有序傳輸。透過同步初始序列號，雙方可以正確地接收和重組資料包，避免資料丟失或亂序。

三次握手的實際應用

在實際應用中，三次握手廣泛應用於各種基於 TCP 的協議中，HTTP 就是其中之一。以下是三次握手在 HTTP 中的實際應用場景：

  1. HTTP 請求和響應：
  • 當使用者在瀏覽器中輸入一個 URL 並按下Enter鍵時，瀏覽器會向伺服器傳送一個 HTTP 請求。在傳送請求之前，瀏覽器和伺服器之間需要建立一個 TCP 連線。這個連線的建立過程就是透過三次握手完成的。
  • 瀏覽器（客戶端）首先向伺服器傳送一個 SYN 報文段，伺服器收到後回覆一個 SYN-ACK 報文段，最後瀏覽器傳送一個 ACK 報文段，連線建立後，瀏覽器傳送 HTTP 請求，伺服器返回 HTTP 響應。
  1. HTTPS 安全連線：
  • 在 HTTPS（HTTP Secure）中，HTTP 請求和響應透過 SSL/TLS（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security）協議進行加密傳輸。在建立 HTTPS 連線之前，客戶端和伺服器之間仍然需要透過三次握手建立一個 TCP 連線。
  • 三次握手完成後，客戶端和伺服器會進行 SSL/TLS 握手，協商加密演算法和金鑰，建立安全連線。然後，客戶端傳送加密的 HTTP 請求，伺服器返回加密的 HTTP 響應。
  1. 長連線和短連線：
  • 在 HTTP/1.0 中，每個請求/響應對使用一個單獨的 TCP 連線，稱為短連線。每次請求都需要進行三次握手，建立新的連線。
  • 在 HTTP/1.1 中，引入了長連線（Keep-Alive）機制，允許多個請求/響應對使用同一個 TCP 連線，減少了三次握手的開銷，提高了傳輸效率。

結論

三次握手是 TCP 協議中用於建立可靠連線的關鍵機制。它透過三次報文段的交換，確保了客戶端和伺服器之間的連線是可靠的，並且雙方都準備好進行資料傳輸。三次握手在 HTTP 等基於 TCP 的協議中起著至關重要的作用，確保了資料的可靠傳輸和順序。理解三次握手的過程和重要性，對於深入理解計算機網路和協議的工作原理具有重要意義。

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