TCP连接的状态详解以及故障排查(1)(4)
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。这原则是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。
建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭(half-close)造成的，如图：
( 1 )客户端 A 发送一个 FIN ，用来关闭客户 A 到服务器 B 的数据传送(报文段 4 )。
( 2 )服务器 B 收到这个 FIN ，它发回一个 ACK ，确认序号为收到的序号加 1(报文段 5 )。和 SYN 一样，一个 FIN 将占用一个序号。
( 3 )服务器 B 关闭与客户端 A 的连接，发送一个 FIN 给客户端 A (报文段 6)。
( 4 )客户端 A 发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加 1 (报文段 7 )。
对应函数接口如图：
调用过程如下：
1) 当client想要关闭它与server之间的连接。client(某个应用进程)首先调用 close 主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M;client端处于 FIN_WAIT1 状态。
2) 当server端接收到FIN M之后，执行被动关闭。对这个FIN进行确认，返回给client ACK。当server端返回给client ACK后，client处于 FIN_WAIT2 状态，server处于 CLOSE_WAIT 状态。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收 意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据;
3) 一段时间之后，当server端检测到client端的关闭操作(read返回为0)。接收到文件结束符的server端调用 close 关闭它的socket。这导致server端的TCP也发送一个FIN N;此时server的状态为 LAST_ACK。
4) 当client收到来自server的FIN后 。 client端的套接字处于 TIME_WAIT 状态，它会向server端再发送一个ack确认，此时server端收到ack确认后，此套接字处于CLOSED状态。
这样每个方向上都有一个FIN和ACK。
1 .为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢?
这是因为服务端的 LISTEN 状态下的 SOCKET 当收到 SYN 报文的建连请求后，它可以把 ACK和 SYN ( ACK 起应答作用，而 SYN 起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭 SOCKET, 也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送 FIN 报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的 ACK 报文和 FIN 报文多数情况下都是分开发送的。
2 .为什么 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态?
这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的 4 个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到 CLOSED 状态(就好比从 SYN_SEND 状态到 ESTABLISH状态那样)：
一方面是可靠的实现TCP全双工连接的终止，也就是当最后的ACK丢失后，被动关闭端会重发FIN，因此主动关闭端需要维持状态信息，以允许它重新发送最终的ACK。
另一方面，但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK 报文会一定被对方收到，因此对方处于 LAST_ACK 状态下的 SOCKET 可能会因为超时未收到 ACK 报文，而重发 FIN 报文，所以这个 TIME_WAIT 状态的作用就是用来重发可能丢失的 ACK 报文。
TCP在2MSL等待期间，定义这个连接(4元组)不能再使用，任何迟到的报文都会丢弃。设想如果没有2MSL的限制，恰好新到的连接正好满足原先的4元组，这时候连接就可能接收到网络上的延迟报文就可能干扰最新建立的连接。
五、同时打开
两个应用程序同时执行主动打开的情况是可能的，虽然发生的可能性较低。每一端都发送一个SYN,并传递给对方，且每一端都使用对端所知的端口作为本地端口。例如：
主机a中一应用程序使用7777作为本地端口，并连接到主机b 8888端口做主动打开。
主机b中一应用程序使用8888作为本地端口，并连接到主机a 7777端口做主动打开。
tcp协议在遇到这种情况时，只会打开一条连接。
这个连接的建立过程需要4次数据交换，而一个典型的连接建立只需要3次交换(即3次握手)
但多数伯克利版的tcp/ip实现并不支持同时打开。
六、同时关闭
如果应用程序同时发送FIN，则在发送后会首先进入FIN_WAIT_1状态。在收到对端的FIN后，回复一个ACK，会进入CLOSING状态。在收到对端的ACK后，进入TIME_WAIT状态。这种情况称为同时关闭。
同时关闭也需要有4次报文交换，与典型的关闭相同。
评论暂时关闭