TCP連接的幾種狀態及連接狀態詳解

通常情況下,一個正常的TCP連接,都會有三個階段:

    TCP三次握手;
    數據傳送;
    TCP四次揮手

裏面的幾個概念:

    SYN: (同步序列編號,Synchronize Sequence Numbers)
    ACK: (確認編號,Acknowledgement Number)
    FIN: (結束標誌,FINish)





I. TCP三次握手

客戶端發起一個和服務創建TCP鏈接的請求,這裏是SYN(J)
服務端接受到客戶端的創建請求後,返回兩個信息: SYN(K) + ACK(J+1)
客戶端在接受到服務端的ACK信息校驗成功後(J與J+1),返回一個信息:ACK(K+1)
服務端這時接受到客戶端的ACK信息校驗成功後(K與K+1),不再返回信息,後面進入數據通訊階段


II. 數據通訊

客戶端/服務端 read/write數據包


III. TCP四次握手

    客戶端發起關閉請求,發送一個信息:FIN(M)
    服務端接受到信息後,首先返回ACK(M+1),表明自己已經收到消息。
    服務端在準備好關閉之前,最後發送給客戶端一個 FIN(N)消息,詢問客戶端是否準備好關閉了
    客戶端接受到服務端發送的消息後,返回一個確認信息: ACK(N+1)
    最後,服務端和客戶端在雙方都得到確認時,各自關閉或者回收對應的TCP鏈接。

IV. 詳細的狀態說明


SYN_SEND

客戶端嘗試鏈接服務端,通過open方法。也就是TCP三次握手中的第1步之後,注意是客戶端狀態
sysctl -w net.ipv4.tcp_syn_retries = 2 ,做爲客戶端可以設置SYN包的重試次數,默認5次(大約180s)引用校長的話:僅僅重試2次,現代網絡夠了


SYN_RECEIVED

服務接受創建請求的SYN後,也就是TCP三次握手中的第2步,發送ACK數據包之前
注意是服務端狀態,一般15個左右正常,如果很大,懷疑遭受SYN_FLOOD攻擊
sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=4096 , 設置該狀態的等待隊列數,默認1024,調大後可適當防止syn-flood,可參見man 7 tcp


sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1 , 打開syncookie,在syn backlog隊列不足的時候,提供一種機制臨時將syn鏈接換出
sysctl -w net.ipv4.tcp_synack_retries = 2 ,做爲服務端返回ACK包的重試次數,默認5次(大約180s)引用校長的話:僅僅重試2次,現代網絡夠了


ESTABLISHED

客戶端接受到服務端的ACK包後的狀態,服務端在發出ACK在一定時間後即爲ESTABLISHED
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 ,默認爲7200秒(2小時),系統針對空閒鏈接會進行心跳檢查,如果超過net.ipv4.tcp_keepalive_probes * net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 默認11分,終止對應的tcp鏈接,可適當調整心跳檢查頻率
目前線上的監控 waring:600 , critial : 800


FIN_WAIT1

主動關閉的一方,在發出FIN請求之後,也就是在TCP四次握手的第1步


CLOSE_WAIT

被動關閉的一方,在接受到客戶端的FIN後,也就是在TCP四次握手的第2步


FIN_WAIT2

主動關閉的一方,在接受到被動關閉一方的ACK後,也就是TCP四次握手的第2步
sysctl -w net.ipv4.tcp_fin_timeout=30, 可以設定被動關閉方返回FIN後的超時時間,有效回收鏈接,避免syn-flood.


LASK_ACK

被動關閉的一方,在發送ACK後一段時間後(確保客戶端已收到),再發起一個FIN請求。也就是TCP四次握手的第3步


TIME_WAIT

主動關閉的一方,在收到被動關閉的FIN包後,發送ACK。也就是TCP四次握手的第4步
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 , 打開快速回收TIME_WAIT,Enabling this option is not recommended since this causes problems when working with NAT (Network Address Translation)
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse =1, 快速回收並重用TIME_WAIT的鏈接, 貌似和tw_recycle有衝突,不能重用就回收?
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets: 處於time_wait狀態的最多鏈接數,默認爲180000.


V. 相關說明

主動關閉方在接收到被動關閉方的FIN請求後,發送成功給對方一個ACK後,將自己的狀態由FIN_WAIT2修改爲TIME_WAIT,而必須再等2倍的MSL(Maximum Segment Lifetime,MSL是一個數據報在internetwork中能存在的時間)時間之後雙方纔能把狀態 都改爲CLOSED以關閉連接。目前RHEL裏保持TIME_WAIT狀態的時間爲60秒

keepAlive策略可以有效的避免進行三次握手和四次關閉的動作


TCP連接狀態詳解

CLOSED: 表示初始狀態。


LISTEN: 表示服務器端的某個SOCKET處於監聽狀態,可以接受連接。


SYN_SENT:在服務端監聽後,客戶端SOCKET執行CONNECT連接時,客戶端發送SYN報文,此時客戶端就進入
SYN_SENT狀態,等待服務端的確認


SYN_RCVD: 表示服務端接受到了SYN報文,在正常情況下,這個狀態是服務器端的SOCKET在建立TCP連接時的三
次握手會話過程中的一箇中間狀態,很短暫,基本上用netstat你是很難看到這種狀態的,除非你特意寫了一
個客戶端測試程序,故意將三次TCP握手過程中最後一個ACK報文不予發送。因此這種狀態時,當收到客戶端的
ACK報文後,它會進入到ESTABLISHED狀態。


ESTABLISHED:表示連接已經建立了。


FIN_WAIT_1: 這個是已經建立連接之後,其中一方請求終止連接,等待對方的FIN報文。FIN_WAIT_1狀態是當
SOCKET在ESTABLISHED狀態時,它想主動關閉連接,向對方發送了FIN報文,此時該SOCKET即進入到FIN_WAIT_1
狀態。而當對方迴應ACK報文後,則進入到FIN_WAIT_2狀態,當然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下
,都應該馬上回應ACK報文,所以FIN_WAIT_1狀態一般是比較難見到的,而FIN_WAIT_2狀態還有時常常可以用
netstat看到。


FIN_WAIT_2:實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET,表示半連接,也即有一方要求close連接,但另外還告訴對
方,我暫時還有點數據需要傳送給你,稍後再關閉連接。


TIME_WAIT: 表示收到了對方的FIN報文,併發送出了ACK報文,就等2MSL後即可回到CLOSED可用狀態了。如果
FIN_WAIT_1狀態下,收到了對方同時帶FIN標誌和ACK標誌的報文時,可以直接進入到TIME_WAIT狀態,而無須
經過FIN_WAIT_2狀態。


CLOSING: 這種狀態比較特殊,實際情況中應該是很少見,屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下,當你
發送FIN報文後,按理來說是應該先收到(或同時收到)對方的ACK報文,再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀
態表示你發送FIN報文後,並沒有收到對方的ACK報文,反而卻也收到了對方的FIN報文。什麼情況下會出現此
種情況呢?其實細想一下,也不難得出結論:那就是如果雙方幾乎在同時close一個SOCKET的話,那麼就出現
了雙方同時發送FIN報文的情況,也即會出現CLOSING狀態,表示雙方都正在關閉SOCKET連接。


CLOSE_WAIT: 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢?當對方close一個SOCKET後發送FIN報文給
自己,你係統毫無疑問地會迴應一個ACK報文給對方,此時則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢,實際上你真
正需要考慮的事情是察看你是否還有數據發送給對方,如果沒有的話,那麼你也就可以close這個SOCKET,發
送FIN報文給對方,也即關閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態下,需要完成的事情是等待你去關閉連接。


LAST_ACK: 這個狀態還是比較容易好理解的,它是被動關閉一方在發送FIN報文後,最後等待對方的ACK報文。
當收到ACK報文後,也即可以進入到CLOSED可用狀態了。

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