TCP连接的状态

卡米i / 2024-12-14 / 原文

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP 连接的状态可以通过一个状态机来描述，这个状态机定义了 TCP 连接从建立到关闭过程中可能经历的各种状态。

一、状态

状态名称	描述	触发条件
CLOSED	表示没有连接。这是初始状态。	无
LISTEN	服务器端等待客户端连接请求的状态。	服务器启动并调用 `listen()` 函数后进入此状态。
SYN_SENT	客户端发送 SYN 请求后的状态。	客户端调用 `connect()` 函数后发送 SYN 包，进入此状态。
SYN_RECEIVED	服务器端收到 SYN 请求，并发送 SYN+ACK 响应后的状态。	服务器在 LISTEN 状态下收到 SYN 包后，发送 SYN+ACK 包，进入此状态。
ESTABLISHED	连接已经建立，双方可以进行数据传输的状态。	客户端收到服务器的 SYN+ACK 后，发送 ACK 包，双方都进入 ESTABLISHED 状态。
FIN_WAIT_1	主动关闭方发送 FIN 包后的第一个等待状态。	任一方调用 `close()` 函数后发送 FIN 包，进入此状态。
FIN_WAIT_2	主动关闭方收到对方的 ACK 后的第二个等待状态。	在 FIN_WAIT_1 状态下收到对方的 ACK 包后，进入此状态。
CLOSING	双方同时关闭连接时的状态。	在 FIN_WAIT_1 状态下收到对方的 FIN 包，发送 ACK 后进入此状态。
TIME_WAIT	主动关闭方在收到被动关闭方的 FIN 包并发送 ACK 后的状态。	在 FIN_WAIT_2 或 CLOSING 状态下收到对方的 FIN 包，发送 ACK 后进入此状态。
CLOSE_WAIT	被动关闭方收到 FIN 包并发送 ACK 后的状态。	在 ESTABLISHED 状态下收到对方的 FIN 包，发送 ACK 后进入此状态。
LAST_ACK	被动关闭方发送 FIN 包后的最后一个等待状态。	在 CLOSE_WAIT 状态下调用 `close()` 函数后发送 FIN 包，进入此状态。

二、详细说明

CLOSED
- 初始状态，表示没有任何连接。
LISTEN
- 服务器端等待客户端连接请求的状态。服务器通过调用 listen() 函数进入此状态。
SYN_SENT
- 客户端发起连接请求，发送 SYN 包给服务器，然后进入此状态。
SYN_RECEIVED
- 服务器收到客户端的 SYN 包，发送 SYN+ACK 包作为响应，然后进入此状态。
ESTABLISHED
- 客户端收到服务器的 SYN+ACK 包，发送 ACK 包确认，双方都进入此状态，表示连接已建立，可以开始数据传输。
FIN_WAIT_1
- 任一方调用 close() 函数后，发送 FIN 包给对方，然后进入此状态。
FIN_WAIT_2
- 在 FIN_WAIT_1 状态下，发送方收到对方的 ACK 包，确认 FIN 包已收到，进入此状态。
CLOSING
- 在 FIN_WAIT_1 状态下，发送方收到对方的 FIN 包，发送 ACK 包确认，进入此状态。
TIME_WAIT
- 在 FIN_WAIT_2 或 CLOSING 状态下，发送方收到对方的 FIN 包，发送 ACK 包确认，进入此状态。在此状态下，发送方等待一段时间（通常是 2MSL，即两倍的最大报文段生存时间），确保对方收到 ACK 包。
CLOSE_WAIT
- 在 ESTABLISHED 状态下，接收方收到对方的 FIN 包，发送 ACK 包确认，进入此状态。此时，接收方需要调用 close() 函数来关闭连接。
LAST_ACK
- 在 CLOSE_WAIT 状态下，接收方调用 close() 函数，发送 FIN 包给对方，然后进入此状态。等待对方的 ACK 包确认。

三、状态转换

+---------+
          |  CLOSED |
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  LISTEN |
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          | SYN_RCVD|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  ESTAB  |
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          | FIN_WAIT1|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          | FIN_WAIT2|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  CLOSING|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          | TIME_WAIT|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  CLOSED |
          +---------+

          +---------+
          |  ESTAB  |
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  CLOSE_WAIT|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  LAST_ACK|
          +---------+
               |
               v
          +---------+
          |  CLOSED |
          +---------+