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TCP 通訊過程中各步驟的狀態

狀態圖 1

狀態圖 2

對於上面的圖 N 多人都知道,它排除和定位網路或系統故障時大有幫助,但是怎樣牢牢地將這張圖刻在腦中呢?那麼你就一定要對這張圖的每一個狀態,及轉換的過程有深刻的認識,不能只停留在一知半解之中。下面對這張圖的11種狀態詳細解析一下,以便加強記憶!不過在這之前,先回顧一下 TCP 建立連線的三次握手過程,以及關閉連線的四次握手過程,詳情請看《淺談 TCP 三次握手和四次揮手》

CLOSED: 這個沒什麼好說的了,表示初始狀態。

LISTEN: 這個也是非常容易理解的一個狀態,表示伺服器端的某個 SOCKET 處於監聽狀態,可以接收連線了。

SYN_RCVD: 這個狀態表示接收到了 SYN 報文,在正常情況下,這個狀態是伺服器端的SOCKET 在建立 TCP 連線時的三次握手會話過程中的一箇中間狀態,很短暫,基本上用 netstat 你是很難看到這種狀態的,除非你特意寫了一個客戶端測試程式,故意將三次 TCP 握手過程中最後一個 ACK 報文不予傳送。因此這種狀態時,當收到客戶端的 ACK 報文後,它會進入到 ESTABLISHED 狀態。

SYN_SENT: 這個狀態與 SYN_RCVD 相呼應,當客戶端 SOCKET 執行 CONNECT 連線時,它首先發送 SYN 報文,因此也隨即它會進入到了 SYN_SENT 狀態,並等待服務端的傳送三次握手中的第 2 個報文。SYN_SENT 狀態表示客戶端已傳送 SYN 報文。

ESTABLISHED:這個容易理解了,表示連線已經建立了。

FIN_WAIT_1: 這個狀態要好好解釋一下,其實 FIN_WAIT_1 和 FIN_WAIT_2 狀態的真正含義都是表示等待對方的 FIN 報文。而這兩種狀態的區別是:FIN_WAIT_1 狀態實際上是當 SOCKET 在 ESTABLISHED 狀態時,它想主動關閉連線,向對方傳送了 FIN 報文,此時該 SOCKET 即進入到 FIN_WAIT_1 狀態。而當對方迴應 ACK 報文後,則進入到 FIN_WAIT_2 狀態,當然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下,都應該馬 上回應 ACK 報文,所以 FIN_WAIT_1 狀態一般是比較難見到的,而 FIN_WAIT_2 狀態還有時常常可以用 netstat 看到。

FIN_WAIT_2:上面已經詳細解釋了這種狀態,實際上 FIN_WAIT_2 狀態下的 SOCKET,表示半連線,也即有一方要求 close 連線,但另外還告訴對方,我暫時還有點資料需要傳送給你,稍後再關閉連線。

TIME_WAIT: 表示收到了對方的 FIN 報文,併發送出了 ACK 報文,就等 2MSL 後即可回到 CLOSED 可用狀態了。如果 FIN_WAIT_1 狀態下,收到了對方同時帶 FIN 標誌和ACK 標誌的報文時,可以直接進入到 TIME_WAIT 狀態,而無須經過 FIN_WAIT_2 狀態。

CLOSING(圖中沒有標誌這種狀態): 這種狀態比較特殊,實際情況中應該是很少見,屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下,當你傳送 FIN 報文後,按理來說是應該先收到(或同時收到)對方的 ACK 報文,再收到對方的 FIN 報文。但是 CLOSING 狀態表示你傳送 FIN 報文後,並沒有收到對方的 ACK 報文,反而卻也收到了對方的 FIN 報文。什麼情況下會出現此種情況呢?其實細想一下,也不難得出結論:那就是如果雙方几乎在同時close一個 SOCKET 的話,那麼就出現了雙方同時傳送 FIN 報文的情況,也即會出現 CLOSING 狀態,表示雙方都正在關閉 SOCKET 連線。

CLOSE_WAIT: 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢?當對方 close 一個 SOCKET 後傳送 FIN 報文給自己,你係統毫無疑問地會迴應一個 ACK 報文給對方,此時則進入到 CLOSE_WAIT 狀態。接下來呢,實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有資料傳送給對方,如果沒有的話,那麼你也就可以 close 這個 SOCKET,傳送 FIN 報文給對方,也即關閉連線。所以你在 CLOSE_WAIT 狀態下,需要完成的事情是等待你去關閉連線。

LAST_ACK: 這個狀態還是比較容易好理解的,它是被動關閉一方在傳送 FIN 報文後,最後等待對方的 ACK 報文。當收到 ACK 報文後,也即可以進入到 CLOSED 可用狀態了。