TCP 可靠连接的状态简介
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什么是TCP协议
- 位于 OSI 模型中的传输层（第四层），是一种端对端的传输协议
- 面向连接的、可靠的协议
- 通过校验、序列化、确认应答、重发控制、窗口控制等机制实现可靠传输
- 由建立连接、数据传输和连接释放三个阶段组成
- 采用三次握手建立连接，采用四次挥手关闭连接
OSI
Open Systems Interconnection
网络堆栈中协议的分层结构,TCP在此结构的第四层位置.
TCP三次握手
三次握手为了使 Client 和 Server 都确认是否有接受对方的数据和发送数据给对方的能力：
这里不要把图里的 Client/Server 和项目里的客户端服务器端混淆，主动发起连接的一方或者主动关闭连接的一方就是 Client，被动的一方便为 Server。一个服务既可以充当 Client 的角色，也可以充当 Server 的角色。
第一次握手：Client 先发送一个 SYN(j) 包作为建立连接的请求，确认自己的发送能力是否正常
第二次握手：Server 针对 Client 的 SYN 包回复一个 ACK(j + 1) 包确认应答，同时发送 SYN(k) 包给 Client 表示要求建立连接，在明确自己有接收能力的同时确认一下自己的发送能力
第三次握手：Client 收到 SYN + ACK 包后发送 ACK(k + 1) 包确认应答，表示自己的接收能力正常，此时完成三次握手建立可靠的连接
TCP四次挥手
四次挥手主要是为了让 Client 和 Server 双方都可以正常关闭连接，保证关闭连接前不丢失数据：
第一次挥手：Client 先发送一个 FIN 包表示请求断开连接
第二次挥手：当 Server 收到 FIN 包后，立即回复 ACK 进行确认应答，表示我已经收到你关闭连接的请求，此时 Server 还有接收数据的能力
第三次挥手：一段时间后，当 Server 端确认 Client 端的数据已经接受完毕，发送一个 FIN 包表示关闭连接，不再接收数据
第四次挥手：当 Client 收到 FIN 后，立即回复一个 ACK 进行确认，然后等待 2MSL 后关闭连接
MSL:
在Linux 系统中，MSL 被定义成30 秒， 2MSL 就是60 秒
TCP连接状态
在 TCP 的三次握手、数据传输以及四次挥手的过程中，我们给 Client 和 Server 定义了很多状态用于描述整个流程，结合上面的状态转换图来理解这些状态定义：
- LISTEN（Server）: 正在侦听来自远方的 TCP 端口的连接请求，服务端启动后处于 LISTEN 状态用于监听不同客户端的 TCP 请求并建立连接
- SYN-SENT（Client）: 三次握手时，Client 在发送 SYN 以请求后处于等待建立连接的状态
- SYN_RCVD（Server）：三次握手时，当 Server 收到 Client 的 SYN 信号时，将标志位 ACK 和 SYN 发送给 Client 后到建立连接之间，Server 处于 SYN_RCVD 状态
- ESTABLISHED（Server And Client）：三次握手成功以后，Client 和 Server 处于数据传输的状态
- FIN-WAIT-1（Client）：四次挥手时，Client 端发送中断请求 FIN 到收到 Server 端的中断确认的过程
- CLOSE_WAIT（Server）：四次挥手时，Client 接收到 Client 的 FIN 请求响应后回复 ACK 确认到发送 FIN 包的状态
- FIN-WAIT-2（Client）：四次挥手时，当 Client 接收到 Server 对于 FIN 的响应 ACK 后到收到 Server 端的 FIN 包的状态
- LAST_ACK（Server）：四次挥手时，Server 发送 FIN 请求关闭连接到关闭连接前的状态
- TIME_WAIT（Client）：四次挥手时 Client 对于 Server 的 FIN 回复 ACK 到连接关闭前的状态，又称 2MSL 状态
- CLOSE（Server And Client）：Server 和 CLient 关闭连接后的状态
SOCKET
socket 就是一个标准的 tcp 协议连接.
- 一个 TCP 连接对应一个 Socket
- 一个 Socket 的唯一标识是： {SRC-IP, SRC-PORT, DEST-IP, DEST-PORT, PROTOCOL}
- 一个处于监听状态的 TCP 服务可以同时接口来自多个客户端的 Socket
- 不同进程可以监听同一个端口，如果他们的协议（TCP/UDP）不同
- 一个进程可以打开和关闭多个 Socket
- 子进程可以继承所有的文件描述符（FD）从父进程上，所以不同的进程或者线程之间如果有父子关系，可以使用同一个Socket
- 一个处于监听状态的 TCP 服务只需要一个监听端口，但可以建立多个 Socket
- 服务器一个端口可以创建的 socket 连接数理论上是没有上限的，取决于系统的内存大小和可以创建的文件描述符的上限，可以通过修改文件描述符上限进行设置