网络协议从入门到底层原理（5）传输层（UDP、TCP - 可靠传输、流量控制、拥塞控制、建立连接、释放连接）

偏执的太偏执、 2023-01-05 09:52 192阅读 0赞

### 传输层（ Transport） ###

*  传输层（ Transport）
 *  UDP 协议（数据格式、检验和）
 *   *  端口（Port）
 *  TCP
 *   *  TCP - 数据偏移、保留
     *  TCP - 检验和（ CheckSum）
     *  TCP - 标志位（Flags）URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN
     *  TCP - 序号、确认号、窗口
 *  TCP -【可靠传输】
 *   *  TCP -【可靠传输】- 停止等待ARQ协议
     *  TCP -【可靠传输】- 连续ARQ协议+滑动窗口协议
     *  TCP -【可靠传输】- SACK（选择性确定）
 *  TCP -【流量控制】
 *   *  TCP -【流量控制】- 特殊情况
 *  TCP -【拥塞控制】
 *   *  TCP -【拥塞控制】- 慢开始（slow start）
     *  TCP -【拥塞控制】- 拥塞避免（congestion avoidance）
     *  TCP -【拥塞控制】- 快重传、快恢复
 *  TCP - 序号、确认号（详细步骤）
 *  TCP -【建立连接】- 3次握手
 *   *  TCP -【建立连接】- 前2次握手的特点
 *  TCP -【释放连接】- 4次挥手
 *   *  TCP -【释放连接】- 细节
     *  TCP -【释放连接】- 抓包实践
 *  常见问题（长连接、短链接）

> [【网络协议从入门到底层原理】学习笔记汇总][Link 1]

网络互联模型：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
请求过程：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
网络分层：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 传输层（ Transport） #

传输层有2个协议：

*  **TCP（Transmission Control Protocol），传输控制协议**
 *  **UDP（User Datagram Protocol），用户数据报协议**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70]

# UDP 协议（数据格式、检验和） #

数据格式  
UDP是**无连接**的，减少了建立和释放连接的开销

UDP尽最大能力交付，**不保证可靠交付**，因此不需要维护一些复杂的参数，首部只有8个字节（TCP的首部至少20个字节）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
UDP长度（Length）占16位：首部的长度 + 数据的长度

--------------------

检验和（Checksum）  
检验和的计算内容：伪首部 + 首部 + 数据

*  伪首部：仅在计算检验和时起作用，并不会传递给网络层  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 端口（Port） ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 1]  
UDP首部中**端口**是占用**2字节**

*  可以推测出端口号的取值范围是：0~65535

**客户端的源端口**是**临时开启的随机端口**

**防火墙**可以设置开启\\关闭某些端口来提高安全性

常用命令：

*  `netstat –an`：查看被占用的端口
 *  `netstat –anb`：查看被占用的端口、占用端口的应用程序
 *  `telnet 主机 端口`：查看是否可以访问主机的某个端口  
    安装telnet：控制面板 – 程序 – 启用或关闭Windows功能 – 勾选“Telnet Client” – 确定

# TCP #

**TCP的几个要点**：

*  可靠传输
 *  流量控制
 *  拥塞控制
 *  连接管理（建立连接、释放连接）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## TCP - 数据偏移、保留 ##

**数据偏移**

*  占4位，取值范围是 0b0101 ~ 0b1111（5~15）
 *  数据偏移 \* 4 = **首部长度（Header Length）**
 *  首部长度是 20 ~ 60 字节

**保留**

*  占6位，目前全为0

--------------------

> **TCP 关于保留字段的细节**  
> 有些资料中，TCP首部的 **保留(Reserved)字段** 占3位，**标志(Flags)** 字段占9位（Wireshark中也是如此）  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

--------------------

**UDP的首部** 中有个 **16** 位的字段记录了**整个UDP报文段的长度（首部+数据）**。  
但是，**TCP的首部** 中仅仅有个 **4** 位的字段记录了 **TCP报文段的首部长度**，并没有字段记录TCP报文段的数据长度。

*  UDP首部中占16位的长度字段是**冗余**的，纯粹是为了**保证首部是32位对齐**
 *  **TCP\\UDP的数据长度，完全可以由IP数据包的首部推测出来**  
    **传输层的数据长度 = 网络层的总长度 - 网络层的首部长度 - 传输层的首部长度**

--------------------

## TCP - 检验和（ CheckSum） ##

跟UDP一样，**TCP检验和**的计算内容：**伪首部 + 首部 + 数据**  
**伪首部**：占用12字节，仅在计算检验和时起作用，并不会传递给网络层  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

## TCP - 标志位（Flags）URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN ##

**URG（Urgent）**

*  当 `URG = 1` 时，紧急指针字段才有效。表明当前报文段中有紧急数据，应优先尽快传送

**ACK（Acknowledgment）**

*  当 `ACK = 1` 时，确认号字段才有效

**PSH（Push）**

**RST（Reset）**

*  当 `RST = 1` 时，表明连接中出现严重差错，必须**释放连接**，然后再重新建立连接

**SYN（Synchronization）**

*  当 `SYN = 1、ACK = 0` 时，表明这是一个**建立连接**的请求
 *  若对方同意建立连接，则回复 `SYN = 1、ACK = 1`

**FIN（Finish）**

*  当 `FIN = 1` 时，表明数据已经发送完毕，要求释放连接

## TCP - 序号、确认号、窗口 ##

**序号（Sequence Number）**

*  占4字节
 *  首先，在传输过程的每一个字节都会有一个编号
 *  在建立连接后，**序号**代表：**这一次传给对方的TCP数据部分的第一个字节的编号**

**确认号（Acknowledgment Number）**

*  占4字节
 *  在建立连接后，确认号代表：期望对方下一次传过来的TCP数据部分的第一个字节的编号

**窗口（Window）**

*  占2字节
 *  这个字段有**流量控制**功能，用以**告知对方下一次允许发送的数据大小**（字节为单位）

# TCP -【可靠传输】 #

可靠传输是为了保证包的完整性，当有丢包、受到三次重复确认等情况，就会重新发包。

## TCP -【可靠传输】- 停止等待ARQ协议 ##

ARQ（Automatic Repeat–reQuest），自动重传请求  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 3]

> **重传次数**  
> 若有个包重传了N次还是失败，会一直持续重传到成功为止么？
> 
>  *  这个取决于系统的设置，比如有些系统，重传5次还未成功就会发送 **reset报文(RST)** 断开TCP连接  
>     ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 4]

## TCP -【可靠传输】- 连续ARQ协议+滑动窗口协议 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
如果接收窗口**最多能接收4个包**，但**发送方只发了2个包**，接收方如何确定后面还有没有2个包？

*  **等待一定时间**后没有第3个包，就会返回确认收到2个包给发送方

--------------------

![在这里插入图片描述][20210112202524241.png]  
现在假设每一组数据是100个字节，代表一个数据段的数据，每一组给一个编号  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

## TCP -【可靠传输】- SACK（选择性确定） ##

在TCP通信过程中，如果发送序列中间某个数据包丢失（比如1、2、3、4、5中3丢失了）

TCP会通过重传**最后确认的分组后续的分组**（最后确认的是2，会重传3、4、5）

这样原先已经正确传输的分组也可能重复发送（比如4、5），降低了TCP性能

为改善上述情况，发展出了 **SACK（Selective acknowledgment，选择性确认）技术**

*  告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据已经提前收到
 *  使TCP只重新发送丢失的包（比如3），不用发送后续所有的分组（比如4、5）

![在这里插入图片描述][20210112221856596.png]  
SACK信息会放在TCP首部的选项部分

*  Kind：占1字节。值为5代表这是SACK选项
 *  Length：占1字节。表明SACK选项一共占用多少字节
 *  Left Edge：占4字节，左边界
 *  Right Edge：占4字节，右边界![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

一对边界信息需要占用8字节，由于TCP首部的选项部分最多40字节，所以

*  SACK选项最多携带4组边界信息
 *  SACK选项的最大占用字节数 = 4 \* 8 + 2 = 34

--------------------

思考  
为什么选择在**传输层**就将数据“大卸八块”分成多个段，而不是等到**网络层**再分片传递给数据链路层？

*  因为可以提高重传的**性能**
 *  需要明确的是：**可靠传输**是在**传输层**进行控制的  
    如果在传输层不分段，一旦出现数据丢失，整个传输层的数据都得重传  
    如果在传输层分了段，一旦出现数据丢失，只需要重传丢失的那些段即可

# TCP -【流量控制】 #

流量控制是**点对点、端对端**，两台设备之间的。

如果接收方的缓存区满了，发送方还在疯狂着发送数据

*  接收方只能把收到的数据包丢掉，大量的丢包会极大着浪费网络资源
 *  所以要进行**流量控制**

什么是**流量控制**？

*  让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及接收处理

原理

*  通过确认报文中**窗口字段**来控制发送方的发送速率
 *  发送方的发送窗口大小**不能超过**接收方给出窗口大小
 *  当发送方收到接收**窗口的大小为0**时，**发送方就会停止发送数据**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 5]  
    **rwind** = receive window = 接收窗口

## TCP -【流量控制】- 特殊情况 ##

有一种特殊情况：

*  一开始，接收方给发送方发送了0窗口的报文段
 *  后面，接收方又有了一些存储空间，**给发送方发送的非0窗口的报文段丢失了**
 *  发送方的发送窗口一直为0，双方陷入僵局

解决方案：

*  当发送方收到0窗口通知时，这时发送方停止发送报文
 *  并且同时开启一个**定时器**，隔一段时间就发个测试报文去询问**接收方最新的窗口大小**
 *  如果接收的窗口大小还是为0，则发送方再次刷新启动**定时器**

# TCP -【拥塞控制】 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 6]  
**拥塞控制**

*  防止过多的数据注入到网络中
 *  避免网络中的路由器或链路过载

拥塞控制是一个**全局性**的过程

*  涉及到**所有**的主机、路由器
 *  以及与降低网络传输性能有关的所有因素
 *  是大家共同努力的结果

相比而言，**流量控制**是**点对点通信**的控制

--------------------

TCP - 拥塞控制方法

*  **慢开始（slow start，慢启动）**
 *  **拥塞避免（congestion avoidance）**
 *  **快速重传（fast retransmit）**
 *  **快速恢复（fast recovery）**

--------------------

几个概念

*  **MSS（Maximum Segment Size）**：每个段最大的数据部分大小（在建立连接时确定）  
    一般是 MTU(1500) - 20 - 20 = 1460
 *  **cwnd（congestion window）**：拥塞窗口
 *  **rwnd（receive window）**：接收窗口
 *  **swnd（send window）**：发送窗口  
    swnd = min(cwnd, rwnd)

--------------------

## TCP -【拥塞控制】- 慢开始（slow start） ##

**cwnd**的初始值比较小，然后随着数据包被接收方确认（收到一个ACK）  
cwnd就**成倍增长（指数级）**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

--------------------

## TCP -【拥塞控制】- 拥塞避免（congestion avoidance） ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
**ssthresh (slow start threshold)**：慢开始阈值，cwnd达到阈值后，开始**拥塞避免（加法增大）**

**拥塞避免（加法增大）**：拥塞窗口cwind **缓慢增大**，以防止网络过早出现拥塞

**乘法减小**：只要出现**网络拥塞**，把ssthresh减为拥塞峰值的一半，同时执行慢开始算法（cwnd又恢复到初始值）

*  当网络出现频繁拥塞时，ssthresh值就下降的很快

## TCP -【拥塞控制】- 快重传、快恢复 ##

**快重传：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

--------------------

**快恢复：**  
当发送方连续收到**三个重复确认**，说明网络出现拥塞

*  就执行 **“乘法减小”** 算法，把ssthresh减为拥塞峰值的一半

与慢开始不同之处是现在**不执行慢开始算法**，即cwnd现在不恢复到初始值

*  而是把cwnd值设置为新的ssthresh值（减小后的值）
 *  然后开始执行**拥塞避免算法（“加法增大”）**，使拥塞窗口缓慢地线性增大

--------------------

**快重传 + 快恢复**：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]

**发送窗口的最大值swnd = min(接收窗口cwnd, 堵塞窗口rwnd)**

*  当 rwnd < cwnd 时，是接收方的**接收能力限制**发送窗口的最大值
 *  当 cwnd < rwnd 时，则是**网络的拥塞限制**发送窗口的最大值

# TCP - 序号、确认号（详细步骤） #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]  
![在这里插入图片描述][20210114195014571.png]

--------------------

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]

--------------------

序号、确认好 —— 相对：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]  
序号、确认号 —— 原生：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]

# TCP -【建立连接】- 3次握手 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]

*  **CLOSED**：client处于关闭状态
 *  **LISTEN**：server处于监听状态，等待client连接
 *  **SYN-RCVD**：表示server接受到了SYN报文，当收到client的ACK报文后，它会进入到 ESTABLISHED 状态
 *  **SYN-SENT**：表示client已发送SYN报文，等待server的第2次握手
 *  **ESTABLISHED**：表示连接已经建立

## TCP -【建立连接】- 前2次握手的特点 ##

SYN 都设置为1

数据部分的长度都为0

TCP头部的长度一般是32字节

*  固定头部：20字节
 *  **选项部分**：12字节

双方会交换确认一些信息

*  比如**MSS**、**是否支持SACK**、**Window scale（窗口缩放系数）** 等
 *  这些数据都放在了TCP头部的**选项部分**中（12字节）

--------------------

为什么建立连接的时候，要进行**3次握手**？2次不行么？  
主要目的：**防止server端一直等待，浪费资源**  
如果建立连接只需要2次握手，可能会出现的情况：

*  假设client发出的第一个连接请求报文段，因为网络延迟，在连接释放以后的某个时间才到达server
 *  本来这是一个早已失效的连接请求，但server收到此失效的请求后，误认为是client再次发出的一个新的连接请求
 *  于是server就向client发出确认报文段，同意建立连接
 *  如果不采用“3次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了
 *  由于现在client并没有真正想连接服务器的意愿，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据
 *  但server却以为新的连接已经建立，并一直等待client发来数据，这样，server的很多资源就白白浪费掉了

采用 **“三次握手”** 的办法可以防止上述现象发生

*  例如上述情况，client没有向【server的确认】发出确认，server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接

如果第3次握手失败了，会怎么处理？

*  此时server的状态为 `SYN-RCVD`，若等不到client的 ACK，server会重新发送 SYN+ACK 包
 *  如果server多次重发 SYN+ACK 都等不到client的 ACK，就会发送 **RST包**，**强制关闭连接**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]

# TCP -【释放连接】- 4次挥手 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]  
**FIN-WAIT-1**：表示想**主动关闭连接**

*  向对方发送了FIN报文，此时进入到**FIN-WAIT-1**状态

**CLOSE-WAIT**：表示在**等待关闭**

*  当对方发送FIN给自己，自己会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到**CLOSE-WAIT**状态
 *  在此状态下，需要考虑自己是否还有数据要发送给对方，如果没有，发送FIN报文给对方

**FIN-WAIT-2**：只要对方发送ACK确认后，主动方就会处于**FIN-WAIT-2**状态，然后等待对方发送FIN报文

**CLOSING**：一种**比较罕见**的例外状态

*  表示你发送FIN报文后，并没有收到对方的ACK报文，反而却也收到了对方的FIN报文
 *  如果双方几乎在同时准备关闭连接的话，那么就出现了**双方同时发送FIN报文**的情况，也即会出现**CLOSING**状态
 *  表示双方都正在关闭连接

**LAST-ACK**：被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报文

*  当收到ACK报文后，即可进入**CLOSED**状态了

**TIME-WAIT**：表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等 **2MSL** 后即可进入**CLOSED**状态了

*  如果**FIN-WAIT-1**状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时  
    可以直接进入到**TIME-WAIT**状态，而无须经过**FIN-WAIT-2**状态

**CLOSED**：关闭状态

由于有些状态的时间比较短暂，所以很难用 `netstat` 命令看到，比如**SYN-RCVD**、**FIN-WAIT-1**等

## TCP -【释放连接】- 细节 ##

1、TCP/IP协议栈在设计上，**允许任何一方先发起断开请求**。这里演示的是client主动要求断开

2、client发送ACK后，需要有个TIME-WAIT阶段，等待一段时间后，再真正关闭连接

*  一般是等待2倍的 **MSL（Maximum Segment Lifetime，最大分段生存期）**  
    MSL是TCP报文在Internet上的最长生存时间  
    每个具体的TCP实现都必须选择一个确定的MSL值，[RFC 1122][] 建议是2分钟  
    可以防止本次连接中产生的数据包误传到下一次连接中  
    （因为本次连接中的数据包都会在2MSL时间内消失了）

3、如果client发送ACK后马上释放了，然后又因为网络原因，server没有收到client的ACK，server就会重发FIN，这时可能出现的情况是

*  ① client没有任何响应，服务器那边会干等，甚至多次重发FIN，浪费资源
 *  ② client有个新的应用程序刚好分配了同一个端口号，新的应用程序收到FIN后马上开始执行断开连接的操作，本来它可能是想跟server建立连接的

为什么释放连接的时候，要进行4次挥手？  
TCP是**全双工模式**

**第1次挥手**：当主机1发出FIN报文段时

*  表示主机1告诉主机2，主机1已经没有数据要发送了，但是，此时主机1还是可以接受来自主机2的数据

**第2次挥手**：当主机2返回ACK报文段时

*  表示主机2已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的

**第3次挥手**：当主机2也发送了FIN报文段时

*  表示主机2告诉主机1，主机2已经没有数据要发送了

**第4次挥手**：当主机1返回ACK报文段时

*  表示主机1已经知道主机2没有数据发送了。随后正式断开整个TCP连接

## TCP -【释放连接】- 抓包实践 ##

有时候在使用抓包工具的时候，有可能只会看到 **“3次“挥手**

*  这其实是将第2、3次挥手合并了  
    ![在这里插入图片描述][20210117002506181.png]

当server接收到client的FIN时，如果server后面也没有数据要发送给client了

*  这时，server就可以将**第2、3次挥手合并**，同时告诉client两件事  
    1、已经知道client没有数据要发  
    2、server已经没有数据要发了

# 常见问题（长连接、短链接） #

如果建立连接后**不需要进行数据交互**就会关闭，那就是短连接。

如果建立连接后**需要进行数据交互**以后再关闭，那就是长连接。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_43734095/article/details/112449428
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221119/39722f263f134b558ad8e65d77e01d9b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221119/ad3443d6a2c84cef9429181a0b279743.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210110145630315.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210111221459547.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210111232401305.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210111232530478.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210111232842363.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112185225457.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112185921641.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112191837285.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112202051753.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112202117497.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210113201543586.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112202252147.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210112202524241.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112202524241.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112201816204.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210112221856596.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112221856596.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210112221956793.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021011321184334.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114000538960.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_1,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114141415233.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114141540246.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114141837580.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114151036203.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114151231382.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114194537460.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021011419445627.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114194728620.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210114195014571.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114195014571.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]: https://img-blog.csdnimg.cn/202101142024248.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114230513157.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114230526157.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021011423062041.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114203206953.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210114230712286.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210117001106430.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[RFC 1122]: https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1122.html
[20210117002506181.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210117002506181.png