TCP四次挥手

本文详细解析了TCP协议中连接断开的过程,即四次挥手,并解释了每个状态的意义,如FIN-WAIT1、FIN-WAIT2、CLOSE-WAIT、TIME-WAIT和LAST-ACK。同时探讨了TIME-WAIT状态存在的必要性和处理大量CLOSE-WAIT状态的方法。

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TCP断开连接需要四次挥手

断开操作可以由客户端或者服务器触发,通俗的解释为:
1、客户端A发送消息说“我要断开连接”
2、服务器B接收到A发送的消息回复“好的,我收到消息了,你先等一下,我这儿的文件还没发完”
3、当服务器B发送完数据后,会发送“好了,我要发送的数据发完了,我们可以断开连接了,你确认一下”。
4、客户端A收到B的消息后会发送断开连接请求。

FIN:finish标志,用于释放连接。以上过程可以描述为:
1、A发送:FIN=1,seq = u;进入FIN_WAIT-1状态,
2、B发送:ACK=1,seq=v,ack = u+1,进入CLOSE-WAIT状态,A接收到这条消息后进入FIN_WAIT-2状态,
3、B发送:FIN=1,ACK=1,seq=w(可能发送了一些数据),ack=u+1;B进入LAST-ACK状态。
4、A收到3后发送ACK=1;ack =w+1,seq=u+1,进入TIME-WAIT状态等待
MSL秒后关闭,B收到确认消息后关闭

FIN-WAIT1状态:等待B发送确认消息
FIN-WAIT2状态:等待B处理完没处理的数据
CLOSE-WAIT状态:B处理后续工作
TIME-WAIT状态:等待2MSL秒(MSL:最长报文段长度)
LAST-ACK状态:B等待A 的确认消息

问题1、为什么需要TIME-WAIT状态?
确保双方都有充足的时间接收到确认消息,且可以防止与下一次连接相互混淆。
问题2、如果由很多CLOSE-WAIT状态应该怎么办?
有很多忙于读或写,检查程序释放资源

### TCP 四次挥手过程详解 TCP四次挥手(Four-Way Wave)是用于释放已建立的连接的过程,确保通信双方能够安全地终止连接。以下是四次挥手的具体过程和原理: #### 第一次挥手 客户端发送一个 `FIN` 报文给服务端,表示客户端已经没有数据需要发送,并进入 `FIN_WAIT_1` 状态[^3]。此时,客户端主动发起断开连接的请求。 #### 第二次挥手 服务端收到 `FIN` 报文后,发送一个 `ACK` 报文给客户端,确认序号为收到序号加一,服务端进入 `CLOSE_WAIT` 状态[^3]。此时,TCP 连接处于半关闭状态,即客户端不再发送数据,但服务端仍可继续发送数据。 #### 第三次挥手 服务端在完成所有数据发送后,发送一个 `FIN` 报文给客户端,表示服务端也没有数据需要发送,并进入 `LAST_ACK` 状态[^3]。此时,服务端也发起了断开连接的请求。 #### 第四次挥手 客户端收到 `FIN` 报文后,进入 `TIME_WAIT` 状态,并发送一个 `ACK` 报文给服务端,确认序号为收到序号加一。服务端收到 `ACK` 报文后,进入 `CLOSED` 状态,完成四次挥手客户端在 `TIME_WAIT` 状态下等待一段时间(通常是两倍的最大段生命周期,2MSL),以确保网络中没有遗留的报文,之后也进入 `CLOSED` 状态。 #### 原理分析 - **确保数据完整传输**:四次挥手通过两次 `FIN` 和两次 `ACK`,确保了通信双方的数据都已完整传输完毕。 - **防止连接异常**:客户端在 `TIME_WAIT` 状态下等待 2MSL 时间,可以避免旧的连接报文对新连接产生干扰[^3]。 - **重传机制**:如果主机 B 没有收到主机 A 的 `ACK`,它会按照 TCP 的重传机制定期重传 `FIN` 报文,直到达到设定的上限[^4]。 ```python # 模拟TCP四次挥手过程的状态变化 class TCPConnection: def __init__(self): self.client_state = "ESTABLISHED" self.server_state = "ESTABLISHED" def client_first_wave(self): self.client_state = "FIN_WAIT_1" return "Client sends FIN to Server." def server_second_wave(self): self.server_state = "CLOSE_WAIT" return "Server sends ACK to Client." def server_third_wave(self): self.server_state = "LAST_ACK" return "Server sends FIN to Client." def client_fourth_wave(self): self.client_state = "TIME_WAIT" return "Client sends ACK to Server and enters TIME_WAIT state." connection = TCPConnection() print(connection.client_first_wave()) # 第一次挥手 print(connection.server_second_wave()) # 第二次挥手 print(connection.server_third_wave()) # 第三次挥手 print(connection.client_fourth_wave()) # 第四次挥手 ```
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