TCP的11个状态机

  • 三次握手
  1. LISTEN: 等待从对端TCP节点发送来的请求
  2. SYN_SENT:表示TCP已经发送了一个SYN报文，代表应用程序执行了一个主动打开的操作，并等待对端回应此连接，并完成连接的建立
  3. SYN_RECV:表示在LISTEN状态的TCP节点收到的对端的SYN报文，并已经通过发送SYN/ACK报文做出了响应。并等待对端TCP节点发送一个ACK，以此完成连接的建立，进入ESTABLISHED
  4. ESTABLISHED:与对端TCP节点的连接建立完成。数据和报文可以在两个TCP节点之间双向交换

  • 四次挥手
  1. FIN_WAIT1:应用程序关闭了连接。TCP节点发送一个FIN报文到对端，以此终止本段的TCP连接，并等待对端发送ACK。这个状态以及接下来的三个状态都与应用程序执行的主动关闭有关
  2. FIN_WAIT2:表示半连接状态，即有一方想要close连接，但是还要告诉另外对方，还有没有传完的数据需要传给你(ACK)，稍后再关闭连接。之前处在FIN_WAIT1状态的TCP节点收到了来自对端的ACK。
  3. TIME_WAIT:表示收到了对方的FIN报文，并且发送了ACK报文。如果在FIN_WAIT1状态下收到了FIN和ACK的报文时，可以直接进入TIME_WAIT状态，无需进入FIN_WAIT2状态
  4. CLOSING:比较少见的一个状态。一般情况下，当发送FIN报文时，应该先收到对端的ACK报文，再收到对端的FIN报文。但是CLOSING状态表示你发出FIN报文后，没有收到对方的ACK，却收到了对端的FIN。可以想象，如果两端同时close一个socket的话，就发生了同时发送FIN报文的情况，于是就出现了CLOSING状态，表示双方都在关闭socket
  5. CLOSE_WAIT:表示正在等待关闭。当发起方准备关闭socket时，给接收方发送FIN，接收方会回应一个ACK给发起方，此时就进入了CLOSE_WAIT状态。如果接收方没有数据发给发起方了，就可以直接close这个socket。并发送FIN报文给发起方，即关闭连接。CLOSE_WAIT是等待接收方去关闭连接
  6. LAST_ACK:表示接收方等待发起方发送最后的ACK报文，当接收到ACK报文时，即进入CLOSED状态
  7. CLOSED:表示连接中断

为何需要三次握手?

回答: 防止过期或失效连接又传给了服务端，因而产生错误。如果不使用三次握手，那么只要接收方发出了SYN/ACK，新的连接就建立了，由于过期或失效的连接没有发出建立连接的请求，于是不会响应接收方，不会发出ACK，但是接收方会认为新的连接已经建立，并一直等待发起方传输数据，这样接收方的很多资源就拜拜浪费掉了。主要是防止接收方一直等待，浪费资源

为何需要四次挥手?

首先TCP是全双工的协议，那什么是全双工呢？下面是维基百科的解释:

全双工（full-duplex）的系统允许二台设备间同时进行双向数据传输。一般的电话、手机就是全双工的系统，因为在讲话时同时也可以听到对方的声音。全双工的系统可以用一般的双向车道形容。两个方向的车辆因使用不同的车道，因此不会互相影响。

接收到FIN时意味将没有数据再发来，但是还是可以继续发送数据

第一次挥手

主动发起断开的请求FIN，仅仅代表主动方不再发送数据报文，但是还是能接收数据报文

第二次挥手

被动方响应FIN，发送ACK，告知主动方知道你想断开了，这样主动方就不会一直发送断开的请求。

第三次挥手

被动方在处理完数据报文后，发送FIN给主动方，保证数据通信正常可靠。接着进入LAST_ACK（超时等待）阶段。

第四次挥手

主动方发送ACK响应报文，被动方释放链接。

为什么握手是3次，而挥手是4次？

当我们建立连接的时候，SYN和ACK是可以同事发送的。而关闭连接的时候FIN报文只能单独发送，因为客户端发送FIN报文时，服务端可能还在发送数据(全双工协议)，所以没办法确定双方的数据传输完毕。只有当数据全部传输完毕了，才能关闭。