TCP开始结束及状态转换

TCP的状态图

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建立连接协议(三次握手)

  • 客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。
  • 服务器端回应客户端的,这个报文同时带ACK标志和SYN标志,它表示对刚才客户端SYN报文的回应;同时又标志SYN给客户端,询问客户端是否准备好进行数据通讯。
  • 客户必须再次回应服务段一个ACK报文。

连接终止协议(四次握手)

为什么是四次:由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。

  • TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送。
  • 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
  • 服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。
  • 客户段发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。

服务端(被动方)状态转换

CLOSED->LISTEN->SYN_RECV->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED

客户端(主动方)状态转换

CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED

状态解释

CLOSED:表示初始状态。

LISTEN:表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接。

SYN_RCVD:表示接受到了SYN报文,在正常情况下,这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态,很短暂,基本上用netstat你是很难看到这种状态的,除非你特意写了一个客户端测试程序,故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。

SYN_SENT:这个状态与SYN_RCVD遥想呼应,当客户端SOCKET执行CONNECT连接时,它首先发送SYN报文,因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态,并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。

ESTABLISHED:表示连接已经建立。

FIN_WAIT_1:FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是:FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2状态,在实际的正常情况下,无论对方何种情况下,都应该马上回应ACK报文,所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的,而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。

FIN_WAIT_2:实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,即客户端已经关闭连接,但服务端暂时还有点数据需要传送给你,稍后再关闭连接。

TIME_WAIT:表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态,而无须经过FIN_WAIT_2状态。

CLOSING:这种状态比较特殊,实际情况中应该是很少见,属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下,当你发送FIN报文后,按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的ACK报文,再收到对方的FIN报文。但是CLOSING状态表示你发送FIN报文后,并没有收到对方的ACK报文,反而却也收到了对方的FIN报文。什么情况下会出现此种情况呢?其实细想一下,也不难得出结论:那就是如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话,那么就出现了双方同时发送FIN报文的情况,也即会出现CLOSING状态,表示双方都正在关闭SOCKET连接。

CLOSE_WAIT:表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己,系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方,此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢,实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方,如果没有的话,那么你也就可以close这个SOCKET,发送FIN报文给对方,也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下,需要完成的事情是等待你去关闭连接。

LAST_ACK: 这个状态还是比较容易好理解的,它是被动关闭一方在发送FIN报文后,最后等待对方的ACK报文。当收到ACK报文后,即可以进入到CLOSED可用状态了。