TCP之有限状态机

上图为TCP状态变迁，其各个状态含义如下：

1. CLOSE：状态机初始状态；
2. LISTEN：被动打开，服务器端的状态变为LISTEN（监听）；
1. 被动打开：连接的一端的应用程序通知操作系统，希望建立一个传入的连接。这时候操作系统为这一端建立一个连接；
2. 主动连接：应用程序通过主动打开请求来告诉操作系统建立一个连接；
3. SYN_RCVD：服务器端收到SYN后，状态为SYN，发送SYN ACK；
4. SYN_SENT：应用程序发送SYN后，状态为SYN_SENT;
5. ESTABLISHED：SYN_RCVD收到ACK后，状态变为ESTABLISHED；SYN_SENT在收到SYN ACK，发送ACK后，状态变为ESTABLISHED；
6. CLOSE_WAIT：服务器端在收到FIN后，发送ACK，状态变为CLOSE_WAIT；如果此时服务器端还有数据要发送，那么就发送，直到数据发送完毕，此时服务器发送FIN，状态变为LAST_ACK；
7. FIN_WAIT_1：应用程序端发送FIN，准备断开TCP连接，状态从ESTABLISHED->FIN_WAIT_1；
8. FIN_WAIT_2：应用程序端只收到服务器端的ACK，并没有收到FIN，说明服务器还有数据要传输，那么此时为半连接；
9. TIME_WAIT：有如下两种方式进入该状态。TIME_WAIT是为了实现TCP全双工连接的可靠性关闭，用来重发可能丢失的ACK报文；需要持续2个MSL（最大报文生存时间）时间；假设应用程序端口在进入TIME_WAIT后，2个MSL后并没有收到FIN，说明应用程序最后发出的ACK已经被收到了；否则，会在2个MSL内再次收到ACK报文。
1. FIN_WIAT_1状态进入：此时应用程序端口收到FIN ACK（而不是像FIN_WAIT_2那样只收到ACK，说明数据已发送完毕）并向服务器端发送ACK；
2. FIN_WAIT_2状态进入：此时应用程序端口收到FIN，然后向服务器端发送ACK；

 

客户端应用程序的状态迁移路线：

　　CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED

以上流程是在程序正常的情况下应该有的流程，从上图中可以看到，在建立连接时，当客户端收到SYN报文的ACK以后，客户端就打开了数据交互地连接。而结束连接则通常是客户端主动结束的，客户端结束应用程序以后，需要经历FIN_WAIT_1，FIN_WAIT_2等状态。

 

服务器的状态迁移路线：

　　CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED

在建立连接的时候，服务器端是在第三次握手之后才进入数据交互状态，而关闭连接则是在关闭连接的第二次握手以后（注意不是第四次）。而关闭以后还要等待客户端给出最后的ACK包才能进入初始的状态。

 

其他状态迁移:

　　上图中还有一些其他的状态迁移，这些状态迁移针对服务器和客户端两方面的总结如下 :

• • LISTEN->SYN_SENT，对于这个解释就很简单了，服务器有时候也要打开连接的嘛。　　
  • SYN_SENT->SYN_RCVD，服务器和客户端在SYN_SENT状态下如果收到SYN数据报，则都需要发送SYN的ACK数据报并把自己的状态调整到SYN_RCVD状态，准备进入ESTABLISHED
  • SYN_SENT->CLOSED，在发送超时的情况下，会返回到CLOSED状态。
  • SYN_RCVD->LISTEN，如果受到RST包，会返回到LISTEN状态。
  • SYN_RCVD->FIN_WAIT_1，这个迁移是说，可以不用到ESTABLISHED状态，而可以直接跳转到 FIN_WAIT_1状态并等待关闭。