关于TCP四次挥手

原创于 2025-07-21 15:06:59 发布 · 749 阅读

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#网络 #tcp/ip #服务器

一、TCP四次挥手的基本流程

1. 完整四次挥手过程

2. 状态转换详解

步骤	主动关闭方状态变化	被动关闭方状态变化
1	ESTABLISHED → FIN_WAIT_1	ESTABLISHED → CLOSE_WAIT
2	FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2	CLOSE_WAIT (保持不变)
3	FIN_WAIT_2 (保持不变)	CLOSE_WAIT → LAST_ACK
4	FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT	LAST_ACK → CLOSED

二、四次挥手的深层解析

1. 第一次挥手：主动关闭方的FIN报文

核心字段：

FIN=1：终止连接标志
seq=u：当前序列号（u为已发送数据的最后字节序号+1）

内核实现细节：

// Linux内核实现 (net/ipv4/tcp.c)
void tcp_send_fin(struct sock *sk) {
    struct sk_buff *skb = tcp_write_queue_tail(sk);
    int mss = tcp_current_mss(sk);
    
    // 分配新的SKB用于FIN
    skb = skb_copy_expand(skb, skb_headroom(skb), 
                         mss + MAX_HEADER, 
                         GFP_ATOMIC);
    
    // 设置FIN标志
    TCP_SKB_CB(skb)->tcp_flags |= TCPHDR_FIN;
    TCP_SKB_CB(skb)->end_seq++;
    
    // 更新序列号
    tcp_advance_send_head(sk, skb);
    tcp_event_new_data_sent(sk, skb);
    
    // 添加到发送队列
    __tcp_push_pending_frames(sk, mss, TCP_NAGLE_OFF);
}

为什么需要FIN标志？
FIN（Finish）标志表示发送方已完成数据发送，希望关闭连接。FIN占用一个序列号空间，这意味着：

接收方需要显式确认FIN包
FIN包可能重传，确保可靠性
FIN包可以携带数据（但通常不携带）

2. 第二次挥手：被动关闭方的ACK响应

核心字段：

ACK=1：确认标志
ack=u+1：确认序列号（确认FIN包）

底层处理流程：

接收FIN包，检查序列号有效性
通知应用层连接关闭（触发EOF）
发送ACK确认
进入CLOSE_WAIT状态，等待应用层关闭

关键问题：为什么不能立即发送FIN？
被动关闭方可能还有数据需要发送：

应用层可能还有待发送数据
需要完成事务处理
需要发送结束协议数据

3. 第三次挥手：被动关闭方的FIN报文

触发条件：

应用层调用close()或shutdown()
所有待发送数据已传输完成
发送缓冲区清空

内核处理逻辑：

// Linux内核处理应用层关闭 (net/ipv4/tcp.c)
int tcp_close(struct sock *sk, long timeout) {
    // 检查发送队列是否为空
    if (!skb_queue_empty(&sk->sk_write_queue)) {
        // 设置延迟关闭标志
        sk->sk_lingertime = timeout;
        tcp_set_state(sk, TCP_FIN_WAIT1);
        tcp_send_fin(sk);
    } else {
        // 立即发送FIN
        tcp_send_fin(sk);
        tcp_set_state(sk, TCP_LAST_ACK);
    }
    // ...
}