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引言
一. TCP连接的建立
二.TCP连接的释放
三.TCP连接状态机
引言
传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)作为互联网上最广泛使用的协议之一,其在网络通信中扮演着关键角色。其中,TCP连接的建立与释放是TCP协议中最为重要的部分之一。本文将对TCP连接的建立与释放过程进行深入探讨,并分析其中的机制与原理,以期为读者提供全面而深入的理解。
一. TCP连接的建立
TCP连接的建立遵循"三次握手"的过程。第一步,客户端发送一个 SYN(synchronize)数据包到服务器,表示请求建立连接。第二步,服务器收到SYN数据包后,回复一个 SYN-ACK(synchronize-acknowledge)数据包,表示接受连接请求。第三步,客户端收到SYN-ACK后,再发送一个ACK数据包,表示连接已经建立成功。在这三次交互完成后,TCP连接正式建立,双方可以开始进行数据传输。
这种"三次握手"机制的设计目的是为了确保连接请求能够被服务器正确接收,并防止产生错误的连接。例如,假如只有两次握手,那么当第二个数据包在网络中丢失时,服务器就无法确认客户端是否真的收到了自己的响应。而通过增加第三次确认,可以避免这种情况的发生,从而提高连接建立的可靠性。
二.TCP连接的释放
与连接建立过程相比,TCP连接的释放则采用"四次挥手"的方式。首先,其中一方(假设为客户端)发送一个 FIN(finish)数据包,表示自己已经完成数据发送,要求断开连接。然后,另一方(服务器)回复一个 ACK(acknowledge)数据包,确认收到了FIN。接下来,服务器也发送一个FIN数据包,表示自己也要断开连接。最后,客户端再次回复一个ACK,确认服务器的FIN,至此TCP连接完全关闭。
之所以需要四次挥手,是因为TCP连接是全双工的,即数据可以在两个方向上独立传输。因此,每一方在断开连接时,都需要明确地向对方发送结束通信的信号,并等待对方的确认。只有当双方的数据传输都正常结束后,连接才算真正释放。这种四次挥手机制确保了连接的有序关闭,避免了数据丢失或不确定状态的出现。
三.TCP连接状态机
为了管理TCP连接的整个生命周期,TCP协议定义了一个连接状态机,用于跟踪连接的各个阶段。主要状态包括:CLOSED(关闭)、LISTEN(监听)、SYN_SENT(同步已发送)、SYN_RCVD(同步已接收)、ESTABLISHED(已建立)、FIN_WAIT_1(FIN已发送)、FIN_WAIT_2(FIN已接收)、TIME_WAIT(等待重启)、CLOSE_WAIT(关闭等待)和LAST_ACK(最后确认)。
TIME_WAIT的时间为2MSL:
MSL是TCP报⽂的最⼤⽣存时间,因此TIME_WAIT持续存在2MSL的话 • 就能保证在两个传输⽅向上的尚未被接收或迟到的报⽂段都已经消失(否则服务器⽴刻重启,可能会 收到来⾃上⼀个进程的迟到的数据,但是这种数据很可能是错误的); • 同时也是在理论上保证最后⼀个报⽂可靠到达(假设最后⼀个ACK丢失,那么服务器会再重发⼀个 FIN. 这时虽然客⼾端的进程不在了,但是TCP连接还在,仍然可以重发LAST_ACK);
关于CLOSE_WAIT(关闭等待):
⼀般⽽⾔，对于服务器上出现⼤量的CLOSE_WAIT状态,原因就是服务器没有正确的关闭socket,导致 四次挥⼿没有正确完成.这是⼀个BUG.只需要加上对应的close即可解决问题
通过这些状态的变迁,TCP协议可以严格控制连接的生命周期,及时地检测异常情况,并采取相应的措施。例如,当一方发送FIN后进入FIN_WAIT_1状态,如果在规定时间内没有收到对方的ACK,就会进入TIME_WAIT状态,等待一段时间后才会彻底关闭连接。这样可以确保连接能够被正确地关闭,并防止后续新连接的端口被占用。
TCP连接的建立与释放是TCP协议中的核心内容。"三次握手"和"四次挥手"机制确保了连接的可靠性和有序性,TCP状态机则对整个生命周期进行了严密的管理。对这些机制的深入理解,有助于我们更好地把握TCP协议的工作原理,从而在网络编程中做出更加优化和稳健的设计。
