TCP/IP——TCP连接的建立与终止、TCP超时、TCP状态变迁、TCP复位

一、概述

TCP是一个面向连接的协议。无论哪一方想另一方发送数据之前，都必须现在双方之间建立一条连接。这种两端间连接的建立与无连接协议如UDP不同。一端使用UDP想另一端发送数据报时，无需任何预先的握手。
MSS：表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。
窗口大小决定发送多少个MSS
而UDP中，大于MTU是需要分片

二、TCP连接的建立和终止的时间

发起连接（报文段1）的一方是主动打开，接受连接（报文段2）的一方是被动打开。

其中，双方的序号（ack）的初始值（ISN）都是根据自身主机的时钟随机生成的，这也可以在一定程度上防止通信数据被伪造。

无论是建立连接还是终止连接，都会消耗一个序号，这从SYN包中seq值及对SYN应答包中的ack值、FIN包的seq值及对FIN应答包中的ack值可以看出来。

注意：对于报文段2（服务端的SYN+ACK），同样会存在超时重传。

服务端在发送该报文段（报文段2）时，会启动超时重传定时器，定时器一到，就会重传。

报文段7，是对被动关闭一方的FIN包的确认包，发送该包的同时，主动关闭方进入time_wait状态，并启动2MSL定时器。

2MSL定时器是针对最后一个报文段（报文段7）而设置的。报文段7是客户端对服务端FIN包的确认，发送报文段7的时候，启动2MSL定时器，同时客户端进入time_wait状态。如果在2MSL超时之前未再收到任何数据包，则该连接进行释放。
为什么是2倍的MSL的时间 ？

MSL是指报文段的最大生存时间。发送报文段7时启动2MSL定时器，一方面是报文段7到达服务端的最长时间是1个MSL，另外，如果服务端在一定时间内未收到针对FIN包的应答，会再次发送一个FIN包，该FIN包到达客户端的最长时间也是1个MSL。因此，客户端设置了2MSL的定时器，如果这段时间内没有再收到FIN包，说明服务端已经接收到了对上次FIN包的应答。如果又收到了一个FIN包，说明上次发送的FIN包应答延时或丢失了。

为什么是2倍的MSL的时间？

假设A和B建立了连接。传送数据完成后，A主动关闭到B的连接，B回复A关闭连接的ACK。B发起断开连接，A收到B的断开连接请求后，发送ACK。之所以要2MSL的时间，是因为对于A发送给B断开连接的ACK，有可能会丢失，如果B收不到ACK,将会再次发送一个断开连接的包。这时A的ACK到B，和B重传的断开连接的包到A，其时间和最大值不超过2个MSL。所以是2MSL。在A发送给B的ACK后，启动2MSL定时器，如果在2MSL时间内未收到B重传的断开连接包，A就关闭该连接。这时连接才彻底释放。
另外，一定要弄明白2MSL定时器，是在A发送给B的FIN包ACK后启动的。

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发送第一个SYN的一端将执行主动打开（active open）。接收这个SYN并发回下个一SYN的另一端执行被动打开（passive open）

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手。这由TCP的半关闭（half-close）造成的。既然一个TCP连接时全双工，因此每个方向必须单独的进行关闭。这原则就是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向连接。当一端收到一个FIN，它必须通知应用层另一端已经终止了那个方向的数据传送。发送FIN通常是应用层进行关闭的结果。

收到一个FIN只意味着在这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。而这对利用半关闭的应用来说是可能的，尽管在实际应用中只有很少的TCP应用程序这样做。

首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。通常一方完成主动关闭而另一方完成被动关闭。

发送FIN将导致应用程序关闭它们的连接，这些FIN的ACK是由TCP软件自动产生的。