网络协议(十一)-传输层(连接管理-释放连接)

以下内容来自于小码哥"网络协议从入门到底层原理"

TCP-释放连接-4次挥手

• FIN-WAIT-1: 表示想主动关闭连接
  -- 向对方发送了FIN报文, 此时进入到FIN-WAIT-1状态

• CLOSE-WAIT: 表示在等待关闭
  -- 当对方发送FIN给自己, 自己会回应一个ACK报文给对方, 此时则进入到CLOSE-WAIT状态
  -- 在此状态下, 需要考虑自己是否还有数据要发送给对方, 如果没有, 发送FIN报文给对方

• FIN-WAIT-2: 只要对方发送ACK确认后, 主动方就会处于FIN-WAIT-2状态, 然后等待对方发送FIN报文

• CLOSING: 一种比较罕见的例外状态
  -- 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
  -- 如果双方几乎在同时准备关闭连接的话, 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连接

• LAST-ACK: 被动关闭的一方在发送FIN报文之后, 最后等待对方的ACK报文
  -- 当收到ACK报文后, 即可进入CLOSED状态了

• TIME-WAIT: 表示收到了对方的FIN报文, 并发送出了ACK报文, 就等2MSL后即可进入CLOSED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

• CLOSED: 关闭状态

• 由于有些状态的时间比较短暂, 所以很难用netstat命令看到, 比如SYN-RCVD、FIN-WAIT-1等

TCP-释放连接-细节

• TCP/IP协议栈在设计上, 允许任何一方先发起断开请求. 这里演示的是client主动要求断开

• client发送ACK后, 需要有个TIME-WAIT阶段, 等待一段时间后, 再真正关闭连接
  -- 一般是等待2倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)最大分段生存期
  ✅MSL是TCP报文在Internet上的最长生存时间
  ✅每个具体的TCP实现都必须选择一个确定的MSL值, RFC 1122建议是2分钟
  ✅可以防止本次连接中产生的数据包误传到下一次连接中（因为本次连接中的数据包都会在2MSL时间内消失了）

• 如果client发送ACK后马上释放了, 然后又因为网络原因, server没有收到client的ACK, server就会重发FIN
  -- 这时可能出现的情况是:
  ①client没有任何响应, 服务器那边会干等, 甚至多次重发FIN, 浪费资源
  ②client有个新的应用程序刚好分配了同一个端口号, 新的应用程序收到FIN后马上执行断开连接的操作, 本来它可能是想跟server建立连接的

TCP-释放连接-疑问

• 为什么释放连接的时候, 要进行4次挥手?
  -- TCP是全双工模式
  -- 第1次挥手: 当主机1发出FIN报文段时
  ✅表示主机1告诉主机2, 主机1已经没有数据要发送了, 但是, 此时主机1还是可以接受来自主机2的数据

• 第2次挥手: 当主机2返回ACK报文段时
  ✅表示主机2已经知道主机1没有数据发送了, 但是主机2还是可以发送数据到主机1的

• 第3次挥手: 当主机2也发送了FIN报文段时
  ✅表示主机2告诉主机1, 主机2已经没有数据要发送了

• 第4次挥手: 当主机1返回ACK报文段时
  ✅表示主机1已经知道主机2没有数据发送了. 随后正式断开整个TCP连接

TCP-释放连接-抓包

• 有时候在使用抓包工具的时候, 有可能只会看到"3次"挥手
  -- 这其实是将第2, 3次挥手合并了

• 当server接收到client的FIN时, 如果server后面也没有数据要发送给client了
  -- 这时, server就可以将第2, 3次挥手合并, 同时告诉client两件事
  ✅已经知道client没有数据要发
  ✅server已经没有数据要发了