面试官:TCP 为什么要三次握手与四次分手?大部分人答不上来(下)

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简介: 面试官:TCP 为什么要三次握手与四次分手?大部分人答不上来(下)

四次挥手状态解释

「FIN_WAIT_1」 : 这个状态要好好解释一下,其实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。「也就是,发出FIN包之后进入FIN_WAIT_1状态」


而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2状态,当然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。「也就是,发出ACK报文之后进入FIN_WAIT_2状态」


「主动方FIN_WAIT_2」 :上面已经详细解释了这种状态,实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,也即有一方要求close连接,但另外还告诉对方,我暂时还有点数据需要传送给你(ACK信息),稍后再关闭连接。


「主动方CLOSE_WAIT」 :这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己,你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。


「被动方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,也即可以进入到CLOSED可用状态了。「也就是接收到了对方的FIN包,自己发出了ACK以及FIN包之后的状态」


「被动方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_WAIT1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。


「主动方CLOSED」 : 表示连接中断。


TCP状态图


image.png

状态图解释


CLOSED:起始点,在超时或者连接关闭时候进入此状态。


LISTEN:svr端在等待连接过来时候的状态,svr端为此要调用socket, bind,listen函数,就能进入此状态。此称为应用程序被动打开(等待客户端来连接)。


SYN_SENT:客户端发起连接,发送SYN给服务器端。如果服务器端不能连接,则直接进入CLOSED状态。


SYN_RCVD:跟3对应,服务器端接受客户端的SYN请求,服务器端由LISTEN状态进入


SYN_RCVD状态。同时服务器端要回应一个ACK,同时发送一个SYN给客户端;另外一种情况,客户端在发起SYN的同时接收到服务器端得SYN请求,客户端就会由SYN_SENT到SYN_RCVD状态。


ESTABLISHED:服务器端和客户端在完成3次握手进入状态,说明已经可以开始传输数据了。以上是建立连接时服务器端和客户端产生的状态转移说明。相对来说比较简单明了,如果你对三次握手比较熟悉,建立连接时的状态转移还是很容易理解。接下来服务器端和客户端就进行数据传输。。。。,当然,里面也大有学问,就此打住,稍后再表。下面,我们来看看连接关闭时候的状态转移说明,关闭需要进行4次双方的交互,还包括要处理一些善后工作(TIME_WAIT状态),注意,这里主动关闭的一方或被动关闭的一方不是指特指服务器端或者客户端,是相对于谁先发起关闭请求来说的。


FIN_WAIT_1:主动关闭的一方,由状态5进入此状态。具体的动作时发送FIN给对方。


FIN_WAIT_2:主动关闭的一方,接收到对方的FIN ACK,进入此状态。由此不能再接收对方的数据。但是能够向对方发送数据。


CLOSE_WAIT:接收到FIN以后,被动关闭的一方进入此状态。具体动作时接收到FIN,同时发送ACK。


LAST_ACK:被动关闭的一方,发起关闭请求,由状态8进入此状态。具体动作时发送FIN给对方,同时在接收到ACK时进入CLOSED状态。


CLOSING:两边同时发起关闭请求时,会由FIN_WAIT_1进入此状态。具体动作是,接收到FIN请求,同 时响应一个ACK。


TIME_WAIT:最纠结的状态来了。从状态图上可以看出,有3个状态可以转化成它,我们一一来分析:

a.由FIN_WAIT_2进入此状态:在双方不同时发起FIN的情况下,
    主动关闭的一方在完成自身发起的关闭请求后,接收到被动关闭一方的FIN后进入的状态。
b.由CLOSING状态进入:双方同时发起关闭,都做了发起FIN的请求,
    同时接收到了FIN并做了ACK的情况下,由CLOSING状态进入。
c.由FIN_WAIT_1状态进入:同时接受到FIN(对方发起),ACK(本身发起的FIN回应),
    与b的区别在于本身发起的FIN回应的ACK先于对方的FIN请求到达,
    而b是FIN先到达。这种情况概率最小。

关闭的4次连接最难理解的状态是TIME_WAIT,存在TIME_WAIT的 2 个理由:

  1. 可靠地实现TCP全双工连接的终止。
  2. 允许老的重复分节在网络中消逝。
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