Linux 网络编程详解八

Posted 2020-08-22 庖丁解牛

TCP/IP的11种状态，三次握手机制和四次断开机制详解

TCP/IP协议三次握手机制
TCP/IP是全双工通道，两端都可以读写，三次握手机制就是验证TCP/IP是否是全双工通道

1.客户端调用connect()函数，阻塞客户端进程,客户端向服务器发送数据包SYN，包SYN的值是a，客户端状态置为SYN_SENT，表示向服务器发送验证

2.服务器在调用listen()函数后，将socket套接字变成被动套接字，然后服务器端在accept()函数处阻塞（因为此时listen队列中没有已连接的文件描述符），
此时服务器端状态是SYN_RCVD，表示等待客户端发送SYN包。当服务器接收到客户端的SYN的数据包之后（管道的一端可写），服务器端向客户端发送两个包SYN包和ACK包，
SYN存放值b,ACK包中存放值a+1

3.客户端接收到服务器的SYN包和ACK包（管道的另一端可写），校验ACK的值a+1，
判断服务器可以接收客户端发送的数据（管道的另一端可以读），既然服务器端可读可写，
客户端状态置为ESABLISHED，表明客户端连接服务器成功，并且将服务器发送的SYN包的值b，加上1,生成ACK包发送给服务器，connect()返回

4.服务器接收到客户端的ACK包，校验ACK包的值，确定客户端可以接收到服务器的数据（管道一端可读），
说明管道两端都可读可写，服务器状态置为ESTABLISHED，accept()函数返回，服务器端和客户端连接成功。

 

TCP/IP协议四次断开机制
TCP/IP协议规定执行主动关闭那一端，进入TIME_WAIT状态。客户端，服务器都可以主动关闭连接

1.假设客户端主动调用close()函数（进程退出也会调用close函数），客户端连接状态置为FIN_WAIT_1,向服务器发送两个数据包FIN（值为x）和ACK（值为y）

2.服务器端TCP/IP协议接收到数据包FIN和ACK之后，服务器连接状态置为CLOSE_WAIT，服务器立刻向客户端发送数据包ACK（值为x+1）
注意：不是执行read()函数才能接收到数据包FIN和ACK，这两个数据包是TCP/IP协议内部接收的，并且接收之后将read()函数的返回值置0。

3.客户端接收到ACK数据包，客户端状态置为FIN_WAIT_2

4.服务器如果没有调用close()函数，服务器就会一直处于CLOSE_WAIT状态，调用close()函数后，
服务器向客户端发送两个数据包FIN(值为y)和ACK（值为y+1）,此时服务器连接的状态是LAST_ACK

5.客户端接收到FIN数据包和ACK数据包，那么客户端就会置为TIME_WAIT状态
TIME_WAIT可以存在一定的时间，原因是数据包(ACK y+1)发送失败了可以重新发送，这也是服务器有时候需要设置setsockopt()函数的原因。

6.服务器接收数据包(ACK y+1)，将服务器端连接置为CLOSED状态

为什么客户端关闭了服务器不会立刻处于CLOSED状态？
   客户端的读写虽然都关闭了，但是socket有缓存区，write()函数仍然可以向缓存区写数据，
此时如果服务器端没有调用close()函数，服务器一直可以写，直到socket缓存数据被写满。所以服务器可以暂时处于CLOSE_WAIT状态。

 

TCP/IP协议的第十一种状态
当TCP/IP协议的两端同时调用close(),这时候两端将一同置为CLOSING状态，最后双方都进入TIME_WAIT状态

注意：netstat -na | grep 8080命令下，TCP/IP的CLOSED状态不会显示出来。