TCP第四次挥手为什么要等待2MSL

本文解释了客户端在TCP连接关闭过程中为何需要停留在TIME-WAIT状态2MSL时间。主要涉及两个原因:一是确保最后一个ACK报文能到达服务器;二是确保所有在网络中可能滞留的报文段最终消失。

当客户端进入TIME-WAIT状态的时候(也就是第四次挥手的时候),必须经过时间计数器设置的时间2MSL(最长报文段寿命)后,才能进入关闭状态,这时为什么呢???
这里写图片描述

这最主要是因为两个理由:

1、为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器。因为这个ACK有可能丢失,从而导致处在LAST-ACK状态的服务器收不到对FIN-ACK的确认报文。服务器会超时重传这个FIN-ACK,接着客户端再重传一次确认,重新启动时间等待计时器。最后客户端和服务器都能正常的关闭。假设客户端不等待2MSL,而是在发送完ACK之后直接释放关闭,一但这个ACK丢失的话,服务器就无法正常的进入关闭连接状态。

2、他还可以防止已失效的报文段。客户端在发送最后一个ACK之后,再经过经过2MSL,就可以使本链接持续时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。从保证在关闭连接后不会有还在网络中滞留的报文段去骚扰服务器。

注意:在服务器发送了FIN-ACK之后,会立即启动超时重传计时器。客户端在发送最后一个ACK之后会立即启动时间等待计时器。

### TCP四次挥手的具体过程及其必要性 #### 具体过程 1. **第一次挥手** 客户端向服务器发送一个带有 `FIN` 标志的 TCP 报文,表示客户端已经没有数据需要发送了。此时,客户端进入 `FIN_WAIT_1` 状态[^2]。 2. **第二次挥手** 服务器收到客户端的 `FIN` 报文后,会发送一个带有 `ACK` 标志的 TCP 报文作为确认,确认序号为收到序号加一。服务器进入 `CLOSE_WAIT` 状态,而客户端则进入 `FIN_WAIT_2` 状态[^2]。 3. **第三次挥手** 当服务器也准备好关闭连接时,它会向客户端发送一个带有 `FIN` 标志的 TCP 报文,表示服务器也没有数据需要发送了。此时,服务器进入 `LAST_ACK` 状态[^2]。 4. **第四次挥手** 客户端收到服务器的 `FIN` 报文后,会发送一个带有 `ACK` 标志的 TCP 报文作为确认,并进入 `TIME_WAIT` 状态。在经过一段时间(通常是两倍的最大段生命周期,即 2MSL)后,客户端才最终进入 `CLOSED` 状态。与此同时,服务器在收到客户端的 `ACK` 报文后立即进入 `CLOSED` 状态。 #### 必要性 TCP 四次挥手的设计是为了确保双方都能够安全地释放连接资源。以下是其必要性的几个关键点: 1. **半关闭状态的支持** 在第二次挥手之后,服务器进入 `CLOSE_WAIT` 状态,这意味着虽然客户端已经停止发送数据,但服务器仍然可以继续发送数据给客户端。这种半关闭状态允许服务器完成可能尚未发送的数据传输。 2. **可靠的数据传输** 每次挥手都需要等待对方的确认,以确保所有数据都已正确传输并被接收方处理。例如,客户端在第四次挥手中进入 `TIME_WAIT` 状态,目的是为了防止旧的连接请求报文在网络中滞留而导致错误连接建立。 3. **避免资源泄漏** 如果没有明确的挥手过程,可能会导致一方认为连接已经关闭,而另一方仍保持连接打开的状态,从而引发资源泄漏或不必要的等待。 #### 图解说明 以下是 TCP 四次挥手的图解示意: ```plaintext Client Server | | |---- FIN (Seq = u) -------------------------------------->| | | |<--- ACK (Ack = u+1) ------------------------------------| | | | | |<--- FIN (Seq = v) --------------------------------------| | | |---- ACK (Ack = v+1) ------------------------------------>| | | ``` #### 代码示例 以下是一个简单的 Python 示例,用于模拟 TCP 连接的关闭过程: ```python import socket # 创建套接字 server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 绑定地址和端口 server_socket.bind(('localhost', 8080)) # 监听连接 server_socket.listen(5) # 接受连接 client_socket, address = server_socket.accept() # 关闭写操作(模拟四次挥手的第一步) client_socket.shutdown(socket.SHUT_WR) # 最终关闭连接 client_socket.close() ``` ---
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