• tcp有限狀態機分析

• 2011-11-23 ?????0?個評論??? ??

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  這幅圖是TCP的狀態機，看了2個小時，分析總結如下：

  （1）CLOSED 狀態時初始狀態。

  （2）LISTEN:被動打開，服務器端的 狀態變為LISTEN(監聽)。被動打開的概念：連接的一端的應用程序通知操作系統，希望建立一個傳入的連接。這時候操作系統為連接的這一端建立一個連 接。與之對應的是主動連接：應用程序通過主動打開請求來告訴操作系統建立一個連接。

  （3）SYNRECVD:服務器端收到SYN后，狀態為SYN；發送SYN ACK;

  ?(4) SYN_SENTY:應用程序發送SYN后，狀態為SYN_SENT；

  （5）ESTABLISHED:SYNRECVD收到ACK后，狀態為ESTABLISHED； SYN_SENT在收到SYN ACK，發送ACK，狀態為ESTABLISHED；

  （6）CLOSE_WAIT:服務器端在收到FIN后，發送ACK，狀態為CLOSE_WAIT；如果此時服務器端還有數據需要發送，那么就發送，直到數據發送完畢；此時，服務器端發送FIN，狀態變為LAST_ACK;

  （7）FIN_WAIT_1：應用程序端發送FIN，準備斷開TCP連接；狀態從ESTABLISHED——>FIN_WAIT_1；

  （8）FIN_WAIT_2：應用程序端只收到服務器端得ACK信號，并沒有收到FIN信號；說明服務器端還有數據傳輸，那么此時為半連接；

  （9）TIME_WAIT:有兩種方式進入 該狀態：1、FIN_WAIT_1進入：此時應用程序端口收到FIN+ACK（而不是像FIN_WAIT_2那樣只收到ACK，說明數據已經發送完畢）并 向服務器端口發送ACK；2、FIN_WAIT_2進入：此時應用程序端口收到了FIN，然后向服務器端發送ACK；TIME_WAIT是為了實現TCP 全雙工連接的可靠性關閉，用來重發可能丟失的ACK報文；需要持續2個MSL(最大報文生存時間)：假設應用程序端口在進入TIME_WAIT后，2個 MSL時間內并沒有收到FIN,說明應用程序最后發出的ACK已經收到了；否則，會在2個MSL內在此收到ACK報文；

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  ?2011.9.14補充：

  關閉的狀態轉換比較復雜：現在設通信雙方是A，B，A是主動發起關閉方

  （1）??????主動發起關閉方：

  A首先主動發起FIN報文，準備關閉TCP連接，然后進入FIN_WAIT1狀態；然后，如果A收到了ACK報文，就進入FIN_WAIT2狀態；而如果A收到的是ACK + FIN，A進入TIME_WAIT狀態。

  進入FIN_WAIT2狀態，說明B還有數據發給A。過了不久之后，B發送FIN給A，然后，A發送ACK，并進入TIME_WAIT狀態。當2個MSL內，沒有收到FIN信號，那么TIME_WAIT就自動轉化為CLOESD。（為什么TIME_WAIT狀態要進過2個MSL（Maximum Segment Lifetime.）才能進入CLOSED狀態？假設網路是不可靠的，最后A發出的ACK信號丟失，那么B就沒有收到ACK，此時B還需要重新發一個FIN給A，這個過程最多需要2MSL，所以如果過了2MSL，沒有再次收到B的FIN，那么，說明之間A發出的ACK被B收到了，所以可以可靠地關閉連接。）

  （2）??????被動接收方

  B在收到A的FIN報文后，知道A準備關閉 TCP連接了（注意只是A單方面關閉，也就是說，A還可以收數據，但是不準備發數據了）。B將發送ACK給A，然后B進入CLOSED_WAIT狀態。如 果此時B也有數據發送給A，那么就一直發送好了，反正A不會發數據了。此時A處于FIN_WAIT2狀態。當B的數據發送完畢之后，那么B發送FIN給 A，B進入LAST_ACK狀態。當收到A發過來的ACK信號后，A進入CLOSED狀態。

  問題：

  1、?為什么建立連接協議是三次握手，而關閉連接卻是四次握手呢？
  這是因為服務端的LISTEN狀態下的SOCKET當收到SYN報文的建連請求后，它可以把ACK和SYN（ACK起應答作用，而SYN起同步作用）放在 一個報文里來發送。但關閉連接時，當收到對方的FIN報文通知時，它僅僅表示對方沒有數據發送給你了；但未必你所有的數據都全部發送給對方了，所以你可以 未必會馬上會關閉SOCKET,也即你可能還需要發送一些數據給對方之后，再發送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉連接了，所以它這里的ACK報 文和FIN報文多數情況下都是分開發送的。

  TCP的關閉連接的時候，狀態很多，以剛才的例子分類：一個是主動發起方涉及的狀態，一個被動發起方涉及的狀態：

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  主動發起方：

  FIN_WAIT1(發出FIN信號)

  FIN_WAIT2（收到ACK信號）

  TIME_WAIT（收到FIN信號）

  CLOSED（2個MSL后，沒有再次收到FIN，進入）

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  被動接收方：

  CLOSED_WAIT（收到FIN信號）

  LAST_ACK（發出FIN信號）

  CLOSED（收到ACK信號，如果沒有，再次發出FIN信號）

  2.為什么能三次握手、四次揮手可靠地建立關閉連接？

  注意可靠。

  答：在建立連接的時候，首先需要發起方發出請求（即發出帶有SYN的報文），接收方收到后必須給發起方一個回應（ACK+SYN）

  ,關鍵是這里還沒有完畢。因為網絡是不可靠地，（a）如果發起方沒有收到應答方的ACK+SYN報文，顯然，說明報文丟失，必須重發請求；（b）如果發起方收到ACK+SYN后，不再向接收方發出ACK信號(更正于2011.9.17)（也 就是只有兩次握手，此時開始傳遞報文），那么從發起方的角度來看，它認為自己發出的ACK+SYN報文丟失了，接收方沒有收到，所以它會再次重發。（c） 當發起方發出ACK信號后，如果沒有收到接收方再次發來的ACK+SYN報文，那么說明接收方收到了自己發出的ACK報文，所以可以建立連接了。

  舉個例子，如何保障可靠通信：

  現在A和B兩支軍隊準備在10:00同時發起進攻，如何才能保證這兩支軍隊同時呢？

  現在A發出電報，“要求在10:00同時發起進攻”；

  B收到后，顯然必須向A回復“收到，可以”。

  A在收到“收到，可以”的消息后，直到B已 經收到了自己發出的消息。注意，這里還沒有完，如果你站在B的角度去思考：“我發出了‘收到，可以’的消息，必須要求A給我一個回應。如果我沒有收到回 應，那么就說明我的這個消息沒有送到A那里去”，那么，我得再傳一次“收到，可以”的消息跟A。所以，A必須再次發出“你的消息已經收到”的消息發送給 B。此時，如果A沒有再次收到B發來的“收到，可以”的消息，就可以認為自己的“你的消息已經收到”送給了B。而實際上，如果B收到A發來的“你的消息”我已經收到，說明，自己此前發出的消息已經被A收到。

  這樣，就可以保證A,B可靠地收到消息，保證他們在10:00準時發起進攻

轉載于:https://blog.51cto.com/3639953/1657009

總結

以上是生活随笔為你收集整理的tcp有限状态机分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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