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1
、连接建立协议
(
三次握手
)
在
TCP/IP协议
中，
TCP
协议提供可靠的连接服务，采用三次握手
建立一个连接。
第一次握手：建立连接时，客户端发送
syn
包
(syn=j)
到服务器，并进入
SYN_SEND
状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到
syn
包，必须确认客户的
SYN
（
ack=j+1
），同时自己也发送一个
ACK
包（
ack=k
），即
SYN+ACK
包，此时服务器进入
SYN_RECV
状态；
第三次握手：客户端收到服务器的
SYN
＋
ACK
包，向服务器发送确认包
ACK(ack=k+1)
，此包发送完毕，客户端和服务器进入
ESTABLISHED
状态，完成三次握手。
完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据，在上述过程中，还有一些重要的概念：
未连接队列：在
三次握手协议
中，
服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的
SYN
包（
syn=j
）开设一个条目，该条目表明服务器已收到
SYN
包，并向客户发出确认，正在等待客户
的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于
Syn_RECV
状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入
ESTABLISHED
状态。
Backlog
参数：表示未连接队列的最大容纳数目。
SYN-ACK
重传次数
服务器发送完
SYN
－
ACK
包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超过系统规定
的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意，每次重传等待的时间不一定相同。
半连接存活时间：是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务从收到
SYN
包到确认这个报文无效的最长时间，该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为
Timeout
时间、
SYN_RECV
存活时间。
[1]
*
SYN
：同步标志
同步序列编号
(Synchronize Sequence Numbers)
栏有效。该标志仅在三次握手建立
TCP
连接时有效。它提示
TCP
连接的服务端检查序列编号，该序列编号为
TCP
连接初始端
(
一般是客户
端
)
的初始序列编号。在这里，可以把
TCP
序列编号看作是一个范围从
0
到
4
，
294
，
967
，
295
的
32
位计数器。通过
TCP
连接交换的数据中每一个字
节都经过序列编号。在
TCP
报头中的序列编号栏包括了
TCP
分段中第一个字节的序列编号。
*ACK
：确认标志
确认编号
(Acknowledgement Number)
栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。
TCP
报头内的确认编号栏内包含的确认编号
(w+1
，
Figure-1)
为下一个预期的序列编号，同时提示远端系统已经成功接收所有数据。
*RST
：复位标志
复位标志有效。用于复位相应的
TCP
连接。
*URG
：紧急标志
紧急
(The urgent pointer)
标志有效。紧急标志置位，
*PSH
：推标志
该标志置位时，接收端不将该数据进行队列处理，而是尽可能快将数据转由应用处理。在处理
telnet
或
rlogin
等交互模式的连接时，该标志总是置位的。
*FIN
：结束标志
带有该标志置位的数据包用来结束一个
TCP
回话，但对应端口仍处于开放状态，准备接收后续数据。
2
、连接终止协议（四次挥手）
由于
TCP
连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个
FIN
来终止这个方向的连接。收到一个
FIN
只意味着这一方向上没有数据流动，一个
TCP
连接在收到一个
FIN
后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
（
1
）
TCP
客户端发送一个
FIN
，用来关闭客户到服务器的数据传送（报文段
4
）。
（
2
）
服务器收到这个
FIN
，它发回一个
ACK
，确认序号为收到的序号加
1
（报文段
5
）。和
SYN
一样，一个
FIN
将占用一个序号。
（
3
）
服务器关闭客户端的连接，发送一个
FIN
给客户端（报文段
6
）。
（
4
）
客户段发回
ACK
报文确认，并将确认序号设置为收到序号加
1
（报文段
7
）。
CLOSED:
这个没什么好说的了，表示初始状态。
LISTEN:
这个也是非常容易理解的一个状态，表示服务器端的某个
SOCKET
处于监听状态，可以接受连接了。
SYN_RCVD:
这个状态表示接受到了
SYN
报文，在正常情况下，这个状态是服务器端的
SOCKET
在建立
TCP
连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态，很短暂，基本
上用
netstat
你是很难看到这种状态的，除非你特意写了一个客户端测试程序，故意将三次
TCP
握手过程中最后一个
ACK
报文不予发送。因此这种状态
时，当收到客户端的
ACK
报文后，它会进入到
ESTABLISHED
状态。
SYN_SENT:
这个状态与
SYN_RCVD
遥想呼应，当客户端
SOCKET
执行
CONNECT
连接时，它首先发送
SYN
报文，因此也随即它会进入到了
SYN_SENT
状
态，并等待服务端的发送三次握手中的第
2
个报文。
SYN_SENT
状态表示客户端已发送
SYN
报文。
ESTABLISHED
：这个容易理解了，表示连接已经建立了。
FIN_WAIT_1:
这个状态要好好解释一下，其实
FIN_WAIT_1
和
FIN_WAIT_2
状态的真正含义都是表示等待对方的
FIN
报文。而这两种状态的区别
是：
FIN_WAIT_1
状态实际上是当
SOCKET
在
ESTABLISHED
状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了
FIN
报文，此时该
SOCKET
即
进入到
FIN_WAIT_1
状态。而当对方回应
ACK
报文后，则进入到
FIN_WAIT_2
状态，当然在实际的正常情况下，无论对方何种情况下，都应该马
上回应
ACK
报文，所以
FIN_WAIT_1
状态一般是比较难见到的，而
FIN_WAIT_2
状态还有时常常可以用
netstat
看到。
FIN_WAIT_2
：上面已经详细解释了这种状态，实际上
FIN_WAIT_2
状态下的
SOCKET
，表示半连接，也即有一方要求
close
连接，但另外还告诉对方，我暂时还有点数据需要传送给你，稍后再关闭连接。
TIME_WAIT:
表示收到了对方的
FIN
报文，并发送出了
ACK
报文，就等
2MSL
后即可回到
CLOSED
可用状态了。如果
FIN_WAIT_1
状态下，收到了对方同时带
FIN
标志和
ACK
标志的报文时，可以直接进入到
TIME_WAIT
状态，而无须经过
FIN_WAIT_2
状态。
CLOSING:
这种状态比较特殊，实际情况中应该是很少见，属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下，当你发送
FIN
报文后，按理来说是应该先收到（或同时收到）对方的
ACK
报文，再收到对方的
FIN
报文。但是
CLOSING
状态表示你发送
FIN
报文后，并没有收到对方的
ACK
报文，反而却也收到了对方的
FIN
报文。什
么情况下会出现此种情况呢？其实细想一下，也不难得出结论：那就是如果双方几乎在同时
close
一个
SOCKET
的话，那么就出现了双方同时发送
FIN
报
文的情况，也即会出现
CLOSING
状态，表示双方都正在关闭
SOCKET
连接。
CLOSE_WAIT:
这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢？当对方
close
一个
SOCKET
后发送
FIN
报文给自己，你系统毫无疑问地会回应一个
ACK
报文给对
方，此时则进入到
CLOSE_WAIT
状态。接下来呢，实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，如果没有的话，那么你也就可以
close
这个
SOCKET
，发送
FIN
报文给对方，也即关闭连接。所以你在
CLOSE_WAIT
状态下，需要完成的事情是等待你去关闭连接。
LAST_ACK:
这个状态还是比较容易好理解的，它是被动关闭一方在发送
FIN
报文后，最后等待对方的
ACK
报文。当收到
ACK
报文后，也即可以进入到
CLOSED
可用状态了。