计算机网络——TCP释放连接的4次挥手

TCP连接释放过程比较复杂。

数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。

TCP连接释放过程是四次挥手。

TCP报文段首部

上篇【计算机网络】TCP为什么需要3次握手

上篇中讲解了这四个字段的作用：

seqseqseq：序号
ackackack：确认号
SYNSYNSYN：同步位（释放连接不需要）
ACKACKACK：确认位

因为在TCP释放连接，所以不需要用到同步位 SYNSYNSYN 字段，而要用到一个新的字段：

FINFINFIN：终止位

➢ 当终止位被置为 111 时，说明数据已发送完毕，请求释放连接。

➢ 当终止位被置为 000 时，说明还有数据正在发送。

TCP建立连接

AAA 为客户端 (Client)(Client)(Client)，BBB 为服务端 (Server)(Server)(Server)。

在TCP释放连接的四次挥手中，我们只需要关注这两个标志位：FIN、ACKFIN、ACKFIN、ACK

谁发出 FINFINFIN 的报文，就代表着它接下来不再发送任何数据，申请关闭连接通道。

而 ACKACKACK 报文就是一个回包的意思，用来确认对方发送连接的通道已经成功关闭了。

第一次挥手

假设本次TCP连接，AAA 先把数据发完了：

终止位 FIN=1FIN=1FIN=1 被置为 111，表示我在发起释放连接的请求。
序号 seq=useq=useq=u，我最后给你发的数据序号从 uuu 开始（只要发数据就一定会有序号）

第二次挥手

BBB 同意了 AAA 的释放连接请求，所有数据都已接收完毕，此时会把服务端的接收缓存中剩下的所有数据都交给上层应用进程；

服务端的接收窗口、客户端的发送窗口此时都不需要了。

BBB 收到了 AAA 发的请求，并回复确认号 ack=u+1ack=u+1ack=u+1。
有确认号，肯定有确认位 ACK=1ACK=1ACK=1。
本次传输自己的序号 seq=vseq=vseq=v。

此时，从 AAA 到 BBB 这个方向的连接就释放了，TCP连接处于半关闭状态。

BBB 若发送数据，AAA 仍要接收，所以此时用到的是：服务端的发送窗口、客户端的接受窗口。

第三次挥手

第三次请求还是 BBB 向 AAA 发出的，在第二次请求与第三次请求中，这两个连续的请求包之间存在着隔断时间，因为对于 BBB 来说可能还有一些还未处理完的数据，此时需要一些异步等待时间；

我们抽象一下：
A：B啊，我不想玩了。
B：哦，你不想玩了啊，我知道了。
B：A啊，好吧，我也不玩了，拜拜。
A：好的，拜拜。

等服务端的数据都处理完成后，此时 BBB 给 AAA 发送的请求只是单纯确认的请求：

终止位 FIN=1FIN=1FIN=1，表示我的数据全部处理完了，我也申请释放连接。
确认号 ack=u+1ack=u+1ack=u+1，表示你发送的 u+1u+1u+1 之前的数据我全部收到了。
确认位 ACK=1ACK=1ACK=1。
我本次请求的数据携带的序号字段为 seq=wseq=wseq=w。

第四次挥手

AAA 收到了 BBB 的释放连接请求，并回复确认。

确认号 ack=w+1ack=w+1ack=w+1，表示你你发送的 w+1w+1w+1 之前的数据我全部收到了。
确认位 ACK=1ACK=1ACK=1。
自己本次数据的序号字段 seq=u+1seq=u+1seq=u+1 对应你上次请求的确认号。

至此，AAA 和 BBB 的连接释放完成。

四次挥手TCP连接的各个状态

ESTAB−LISHEDESTAB-LISHEDESTAB−LISHED：已确认连接状态
FIN−WAIT−1FIN-WAIT-1FIN−WAIT−1：主动关闭方的第一个等待状态（此时在等待 BBB 的确认）
FIN−WAIT−2FIN-WAIT-2FIN−WAIT−2：主动关闭方的第二个等待状态（此时在等待 BBB 处理未处理完的一些资源）
CLOSE−WAITCLOSE-WAITCLOSE−WAIT：半关闭状态（对于被动关闭方 BBB 可能还需要处理内部的一些资源）
LAST−ACKLAST-ACKLAST−ACK：等待最后一次确认状态
TIME−WAITTIME-WAITTIME−WAIT：等待计时状态（等待计时器）
CLOSEDCLOSEDCLOSED：关闭状态

一个 FINFINFIN 对应一个 ACKACKACK。

注意：只有主动关闭连接的，才有 TIME−WAITTIME-WAITTIME−WAIT 状态。

TIME-WAIT状态解释

为什么会有这个状态（等待计时器）存在？

对于客户端 AAA 和服务端 BBB，都存在着一个超时计时器；

对于最后一次挥手，AAA 怎么知道 BBB 是否收到了呢？因为最后一次请求 BBB 不会给 AAA 回复，按以前的超时计时器来判断的话，AAA 会一直给BBB 发 NNN 个请求，直到 BBB 给 AAA 回复确认请求，这显然是不可以的。

如果不设置超时计时器，万一对方真的没有收到呢？

所以此时就有一个 TIME−WAITTIME-WAITTIME−WAIT（等待计时器）状态，为了确保我最后的一次请求 BBB 一定收到了。

假设我第四次请求丢失了，那么 BBB 的超时计时器发现后，会重新发送第三次请求，当 AAA 处在 TIME−WAITTIME-WAITTIME−WAIT 状态时，又收到了第三次请求，则证明我发送的第四次请求丢失了，BBB 没有收到，此时 AAA 会重新发送第四次请求。

这样双方就都可以判断最后一次挥手有没有完成，判断依据是：在这 2MSL2MSL2MSL 的等待时间中，对方都没有再给我发任何重复的数据包过来，那么我就可以认为对方收到了最后一次请求。

MSL(MaximumSegmentLifetime）MSL(Maximum\ Segment\ Lifetime）MSL(Maximum Segment Lifetime）是报文最大生存时间

AAA 必须等待 2MSL2MSL2MSL 的时间：

第一，为了保证 AAA 发送的最后一个 ACKACKACK 报文段能够到达 BBB。
第二，防止 “已失效的连接请求报文段” 出现在本连接中。

AAA 在发送完最后一个 ACKACKACK 报文段后，再经过时间 2MSL2MSL2MSL，就可以使本连接持续的时间内产生的所有报文段，都从网络中消失。

这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

更详细的分析可参考小林coding的TCP面试题

TIME_WAIT 过多有什么危害？如何优化 TIME_WAIT？

还是挺详细的。

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