TCP/IP状态图理解

作者: 传说中的汽水枪 | 来源:发表于2018-06-21 17:59 被阅读41次

TCP/IP状态图理解
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TCP/IP一直是一知半解的，这段时间终于是看了有关知识的，然后被里面的各种概念给搞的很糊涂，仅以此篇文章记录我对TCP/IP状态图的整理与理解。如果有不对的地方欢迎大家指出。
先上状态图：
来源：TCP/IP详解卷一中文版(http://docs.52im.net/extend/docs/book/tcpip/vol1/18/)

图一：TCP状态图
注:

有的文章里状态图里没有5这条线
但是在TCP/IP协议详解卷一中有如下的描述：

名词解释

Socket：中文名称:插口。一个IP地址和一个端口号合称Socket(RFC793)。
SocketPair：插口对，包含客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址和服务器端口号的四元组。
一个SocketPair可唯一确定互联网络中每个TCP连接的双方。
打开：TCP建立连接。
关闭：TCP断开连接。
主动与被动：TCP打开/关闭发起者是主动，响应打开/关闭是被动。
客户端与服务器：这里我的理解是客户端与服务器是相对的概念，在TCP连接中，理论上一方都可以向另一方进行打开和关闭。例如有2个主机A和B，如果A请求B建立TCP连接，那么在此次TCP打开的过程中A就是客户端，B就是服务器，同理：如果是B请求A建立TCP连接，那么这个时候A就是服务器，B就是客户端，所以说客户端和服务器在状态图中是一个相对的概念。在不考虑同时打开，同时关闭的情况下(这两个等会儿单独讨论)，有如下的几种TCP打开-关闭的可能：

A主动打开，B被动打开，A主动关闭，B被动关闭。
A主动打开，B被动打开，B主动关闭，A被动关闭。
B主动打开，A被动打开，A主动关闭，B被动关闭。
B主动打开，A被动打开，B主动关闭，A被动关闭。
也就是说在一次打开或者关闭的状态过程中，谁主动谁就是客户端，谁被动谁就是服务器。在此篇文章后面的描述中，客户端就是主动的主机，服务器就是被动的主机。

状态解释

CLOSED：这个没什么好说的了，表示初始状态，TCP连接的初始状态就是关闭状态。
LISTEN：这个也是非常容易理解的一个状态，表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态，可以接受连接了。
SYN_RCVD：这个状态（状态图中的SYN收到）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。因此这种状态时，当收到客户端的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态。
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：这个容易理解了，表示连接已经建立了。
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。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。
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，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：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。
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。