TCP状态转移图详解

TCP状态转移图

在这里插入图片描述

一、三次挥手状态转移

  • 客户端

SYN_SENT:调用connect()函数发送SYN请求时;
ESTABLISHED:收到服务器ACK时;

  • 服务器

LISTEN:调用listen()函数监听时;
SYN_RCVD:收到客户端SYN请求时,并发送SYN请求、回复ACK;
ESTABLISHED:收到客户端ACK时;

二、数据传输

双方均处于ESTABLISHED状态。

三、四次挥手状态转移

  • 客户端(主动关闭方)

FIN_WAIT_1:调用close()函数并发送FIN请求时;
FIN_WAIT_2:收到服务器ACK时;
TIME_WAIT:收到服务器FIN请求时,并回复ACK;
CLOSED:TIME_WAIT经过2MSL后;

  • 服务器

CLOSE_WAIT:收到客户端FIN请求时,并回复ACK;
LAST_ACK:调用close()函数并发送FIN请求时;
CLOSED:收到客户端ACK时。

问题1:为什么需要TIME_WAIT?

1、防止ACK丢失时,服务器重新FIN请求,而客户端已经CLOSED无法重传。

2、防止服务器有残留数据包发送,却发送给新建立的连接(相同IP、port),TIME_WAIT状态保证不能建立新连接。

<think>嗯,用户想了解状态图和状态转移表的概念、用途和示例。首先需要回顾之前的引用内容,尤其是引用[1]到[5],里面提到了伪状态、状态转移图、状态机描述方式、UML状态图等关键概念。用户的问题具体包括四个关键词:状态图、状态转移表、用途、示例。需要分别解析这两者的定义和关系。引用[2]中提到状态机有三种描述方式:状态转移图、状态转移列表和HDL描述。这里状态转移图就是状态图,而状态转移列表可能指状态转移表。引用[3]和[4]则提到UML中的状态图属于行为图,用于描述对象状态变化。接下来要明确两者的定义。状态图是图形化的表示,节点是状态,箭头是转移条件,这符合引用[2]中的描述。而状态转移表是表格形式,引用[2]中提到的"状态转移列表"应该就是表格形式,每行记录当前状态、条件、次态和输出。用途方面,状态图直观易理解,适合设计阶段;状态转移表则便于转化为代码,适合逻辑综合工具。这要结合引用[2]中关于设计规划阶段使用图形的说明,以及列表形式更利于工具处理的描述。示例部分需要具体例子。用户可能来自数字电路或软件工程背景,所以用电梯控制作为硬件示例,红绿灯作为软件示例比较合适。电梯的状态包括待机、上升、下降,转移条件如呼叫按钮;红绿灯的状态转换需明确定时触发变化,这里时间作为条件。需要确保术语一致性,比如引用[1]中的"伪状态"(如选择、分叉)可以在状态图中体现,比如电梯是否加急呼叫的分支。引用[5]提到的活动图动作虽然不直接相关,但可以强调状态图关注状态转移而非活动流程。最后生成问题需覆盖应用场景差异、设计转换、案例分析和相关UML图。比如状态图和活动图的区别引用[4]提到过,但用户当前问题不涉及,所以放在相关问题里引导扩展。</think> ### 状态图与状态转移表详解 #### 一、基本概念 1. **状态图(State Diagram)** - **定义**:一种描述对象在生命周期中**状态变迁的可视化模型**(如图形化状态机),节点表示状态,箭头表示事件触发的转移[^3]。 - **核心要素**: - **状态**:对象在满足特定条件时的稳定状况(如电梯的`待机`、`上升`) - **转移**:事件(如按钮按下)导致状态变化(`待机 → 上升`) - **伪状态**:控制逻辑节点(如`分叉`、`选择`)[^1] 2. **状态转移表(State Transition Table)** - **定义**:以**表格形式**描述状态、输入事件与次态的逻辑关系[^2]。 - **核心结构**: | 当前状态 | 输入事件 | 次态 | 输出动作 | |----------|----------|------|----------| #### 二、用途对比 | **工具** | 用途场景 | 优势 | |------------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------| | **状态图** | 设计阶段可视化、团队沟通、行为逻辑验证 | 直观展示状态流转,易理解伪状态(如并行分支)[^1][^4] | | **状态转移表** | 逻辑综合、代码生成、自动化测试 | 无二义性,可直接映射到硬件描述语言(HDL)或 switch-case 代码[^2] | #### 三、典型示例 1. **电梯控制系统(状态图)** ```mermaid stateDiagram-v2 [*] --> 待机 待机 --> 上升: 上行按钮按下 待机 --> 下降: 下行按钮按下 上升 --> 停靠: 到达目标楼层 下降 --> 停靠: 到达目标楼层 停靠 --> 待机: 舱门关闭 ``` *注:实际设计需加入超时、故障等伪状态[^1]* 2. **红绿灯控制器(状态转移表)** | 当前状态 | 输入事件 | 次态 | 输出动作 | |----------|------------|------|----------------| | 红灯 | 定时器超时 | 绿灯 | 关红灯, 开绿灯 | | 绿灯 | 定时器超时 | 黄灯 | 关绿灯, 开黄灯 | | 黄灯 | 定时器超时 | 红灯 | 关黄灯, 开红灯 | #### 四、关键应用场景 - **硬件设计**:FPGA状态机实现(状态转移表→Verilog代码)[^2] - **软件工程**:UML状态图建模订单生命周期(待支付/发货中/已完成)[^3][^4] - **协议分析**:TCP连接状态机(SYN_SENT、ESTABLISHED等状态流转)
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