TCP有限状态机

Posted 2020-07-09

先看TCP状态机图：

                          （谢希任 计算机网络第六版）

注：粗实线箭头表示对客户进程的正常变迁，粗虚线箭头表示表示对服务器进程的正常变迁，细实线箭头表示异常变迁

我们先来说说图中的各个状态：

CLOSE：起点，即初始状态；

LISTEN:被动打开，服务器端的状态变为LISTEN状态(监听）；

SYN-RECVD（同步收到）:服务器端收到SYN后，状态为SYN,发送SYN+ACK;

SYN-SENT（同步已发送）:应用程序发送SYN后，状态为SYN-SENT;

ESTABLISHED（已建立连接）:SYN-RECVD收到ACK后，状态为ESTABLISHED，SYN-SENT收到SYN+ACK,发送ACK,状态为ESTABLISHED；

CLOSE_WAIT（关闭等待）:服务器端在收到FIN后，发送ACK,状态变为CLOSE_WAIT,如果此时服务器端还有数据要传送，那么就发送，直到数据发送完毕，此时，服务器端发送FIN，状态变为LAST-ACK;

FIN-WAIT-1：应用程序端发送FIN,准备断开TCP连接，状态从ESTABLISHED状态变为FIN-WAIT-1;

FIN-WAIT-2：应用程序端只有收到服务器端ACK信号，并没有收到FIN信号，说明服务器端还有数据要传输，那么此时为半连接；

TIME_WAIT:有两种方式进入该状态：1.从FIN-WAIT-1进入，此时应用程序端口收到FIN+ACK,并向服务器端口发送ACK;

                                                         2.FIN-WAIT-2进入，此时应用程序端口收到了FIN,然后向服务器发送ACK;TIME-WAIT是为了实现TCP全双工连接的可靠性闭，用来重发可能丢失的ACK报文，需要持续2MSL，假如应用程序端口在进入TIME_WAIT后，2个MSL时间内并没有收到FIN,说明应用程序最后发出的ACK已经收到了；

下面我们重点来看一看关闭连接的状态转换：

我们假设通信双方是A,B,A是主动发起关闭方

       （1）A首先主动发起FIN报文，准备关闭TCP连接，然后进入FIN-WAIT-1状态，然后如果A收到了ACK报文，就进入FIN-WAIT-2状态，而如果A收到ACK+FIN,则进入TIME_WAIT状态；进入FIN-WAIT-2状态，说明B还有数据发送给A,然后A发送ACK,并进入TIME-WAIT状态，当2个MSL内，没有收到FIN信号，那么TIME_WAIT状态就自动转换为CLOSED状态。（为什么呢？我们假设网络是不可靠的，最后A发送的ACK信号丢失，那么B就没有收到ACK,那么此时B还需要发送一个FIN给A，这个过程最多需要2MSL,所以如果过了2MSL,没有再次收到B的FIN,那么说明A发送的ACK被B收到了，所以可靠性的关闭连接）

        （2）被动接受方：B在收到A的FIN报文后，知道A准备关闭TCP连接了（注意只是A单方面关闭，也就是说A还可以收数据，但是不准备发数据了），B将发送ACK给A，然后B进入CLOSE_WAIT状态，如果此时B也有数据发送给A，那么就一直发送好了，反正A不会发送数据了，此时A处于FIN-WAIT-2状态，当B的数据发送完毕后，那么B发送FIN给A，B进入LAST-ACK状态，当收到A发来的ACK信号后，A进入CLOSED状态。