为什么要有TIME_WAIT这个状态

本文解释了TCP连接中TIME_WAIT状态的作用:一是确保客户端能够正确响应服务器发送的FIN包,即使在ACK丢失的情况下也能通过重传来避免连接异常终止;二是确保旧的重复数据包在网络中消失,防止它们在新的连接中被误处理。

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1、实现TCP全双工连接的终止。当客户主动中断连接时,根据TCP协议,客户必须接收服务器的FIN信息并给予ACK应答。因此客户需要维护状态信息,以便能回复ACK。如果过程中ACK丢失,它必须能够重传,否则将会产生错误。而处于TIME_WAIT状态没有关闭可以实现。

2、允许老的重复分节在网络中消失。如果一个TCP连接关闭,过了一会又在相同的IP和端口建立新的连接。TCP需要防止之前连接没有传完的数据在新的连接出现。而如果连接处于TIME_WAIT状态,就不会给这个相同IP和端口建立新的连接。之前没有传完的数据将会在TIME_WAIT结束前在网络中消失,因为TIME_WAIT的持续时间是数据的生存时间MSL的两倍。

### TCP连接中TIME_WAIT状态的作用 TIME_WAIT状态存在于TCP四次挥手过程中,在一方(通常是客户端)接收到对方的FIN报文并回复ACK之后进入该状态。在此状态下,连接并未立即释放而是保持一段时间,这段时间通常被设定为两倍的最大分段生存期(2MSL)[^3]。 #### TIME_WAIT存在的两个主要原因 1. **确保旧的数据包不会污染新的连接** 网络环境中可能存在延迟较高的数据包未能及时到达目的地的情况。通过设置TIME_WAIT状态可以防止这些迟到的数据包干扰到后续相同IP地址和端口号之间的新建立起来的通信链路。 2. **可靠地终止TCP连接** 主动关闭连接的一方需要确认被动关闭方确实收到了自己发出的最后一轮ACK消息。因此即使已经完成了正常的断开流程,仍然要等待一段额外的时间来保证这一点[^1]。 当服务器处理完请求后立刻主动正常关闭连接,则会在发送最后一个ack后进入TIME_WAIT停留2MSL的时间。对于高并发短连接的应用场景来说,这可能导致短时间内存在大量的TIME_WAIT状态套接字实例,进而消耗较多系统资源如文件描述符(fd)、可用端口以及内存空间等[^2]。 ```python import socket def create_tcp_connection(): try: client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server_address = ('example.com', 80) client_socket.connect(server_address) # 发送HTTP GET 请求作为示例 request_message = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\nConnection: close\r\n\r\n" client_socket.sendall(request_message.encode()) response_data = b"" while True: data_chunk = client_socket.recv(4096) if not data_chunk: break response_data += data_chunk print(response_data.decode()) finally: client_socket.shutdown(socket.SHUT_RDWR) client_socket.close() create_tcp_connection() ```
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