TCP 协议四次挥手&状态变迁

Posted 2021-04-15 爱因诗贤

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导读

之前介绍了 TCP 三次握手建立连接流程，而 TCP 协议是一个面向 字节流 的协议，它不限制应用层传输消息的长度，但是 网络层、数据链路层 在发送报文时使用的内存是有限的，所有就需要限制报文的长度，TCP 协议就需要把从 应用层 接收到的任意长度的 字节流 切分成许多个报文段，这里边涉及到很多底层复杂的网络编程的知识，如 TCP 是如何切分应用层的消息、慢启动、避免拥塞、超时重试等等，最后会经历一个关闭连接的过程，这篇简单介绍一下TCP 四次挥手 以及 状态变迁。

1.TCP 关闭连接目的

        TCP 是一个全双工协议，必须单独拆除每一条信道，而四次挥手的目的则是终止数据传输，且回收资源，此时两个端点两个方向的序列号已经没有了任何关系，必须等待两方向都没有数据传输时才能拆除虚链路，因此必须单独分别在一个方向上终止该方向的数据传输。如果也像三次握手那样只有三次挥手的话，在被动关闭端在收到 FIN 消息之后，需要同时回复 ACK 和服务端的 FIN 消息，如果服务端还需要等待一段时间才可以关闭另外一个方向的连接，那么这样的三次挥手就会出问题，而 TCP 关闭连接主要有以下两个目的：

• 防止数据丢失

• 与应用层交互

2.三次握手和关闭连接    

2.1 三次握手流程

2.2 四次挥手流程

Tips:如果被动关闭端调用 close/shutdown 函数非常及时，内核在很大概率上也会将 ACK 与 FIN 放在一个报文中发送，这就变成三次挥手了。

3.wireshark 抓包分析

        在虚拟机 CentOs8 中使用 curl singwa666.com 命令请求网站时发起了 HTTP/1.1 请求，过程中需要建立 TCP 连接握手，获取数据，最后还会有 四次挥手，抓取到的 TCP报文如下：

• 第一次：FIN
  

• 第二次：ACK
  

• 第三次：FIN
  

• 第四次：ACK
  

4.四次挥手中的状态变迁示意图

TIME_WAIT 状态存在的两个理由：

• 可靠地实现 TCP 全双工连接的终止：

• 允许老的重复分节在网路中消逝