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TCP#xff08;传输控制协议#xff09;是互联网协议#xff08;IP#xff09;中的一种重要传输层协议#xff0c;用于在通信的计算机之间建立可靠的、有序的和错误校验的数据传输。在TCP连接中#xff0c;数据传输是双向的#xff0c;因此需要一种机制来开始和结… 前言
TCP传输控制协议是互联网协议IP中的一种重要传输层协议用于在通信的计算机之间建立可靠的、有序的和错误校验的数据传输。在TCP连接中数据传输是双向的因此需要一种机制来开始和结束连接。这就是所谓的“握手”和“挥手”。TCP四次挥手是TCP连接断开过程中的一个重要环节它确保了数据传输的完整性和可靠性。 TCP四次挥手过程和状态变迁
TCP的四次挥手过程发生在两个端点都准备好关闭连接时。以下是四次挥手的详细步骤 FIN当一方完成数据发送并决定关闭连接时它会发送一个FIN报文段请求关闭连接。此时发送方进入FIN_WAIT_1状态等待接收方的确认。 ACK接收方收到FIN报文段后会发送一个ACK报文段作为回应表示同意关闭连接。此时接收方进入CLOSE_WAIT状态。 FIN一旦接收方完成所有数据接收并准备关闭连接它也会发送一个FIN报文段表示请求关闭连接。此时发送方进入TIME_WAIT状态。 ACK接收方发送一个ACK报文段作为回应确认收到FIN报文段并完成关闭连接。
以下是使用Java代码模拟TCP四次挥手的示例 import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket; public class TCPHandshake { public static void main(String[] args) { try { // 创建Socket连接 Socket socket new Socket(localhost, 8000); System.out.println(Connected to server); // 获取输入输出流 BufferedReader input new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); PrintWriter output new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true); // 第一次挥手客户端发送FIN报文段请求关闭连接 output.println(FIN); System.out.println(Sent FIN); // 等待服务器响应 String response input.readLine(); System.out.println(Received response: response); // 第二次挥手服务器发送ACK报文段确认关闭连接请求 output.println(ACK); System.out.println(Sent ACK); // 等待客户端响应 response input.readLine(); System.out.println(Received response: response); // 第三次挥手客户端发送FIN报文段请求关闭连接 output.println(FIN); System.out.println(Sent FIN); // 等待服务器响应 response input.readLine(); System.out.println(Received response: response); // 第四次挥手服务器发送ACK报文段确认关闭连接请求 output.println(ACK); System.out.println(Sent ACK); // 关闭连接和流 socket.close(); input.close(); output.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
} 第一次挥手主动关闭方发送关闭请求FIN
在TCP的四次挥手过程中首先由主动关闭方通常是客户端发起关闭请求。主动关闭方发送一个TCP报文其中包含FINFinish标志位表示主动关闭方不再有数据要发送了。此时主动关闭方进入FIN_WAIT_1状态等待被动关闭方的确认。 第二次挥手被动关闭方回应确认ACK
被动关闭方通常是服务器接收到主动关闭方的FIN后发送一个确认ACK报文表示已经收到了关闭请求。此时被动关闭方进入CLOSE_WAIT状态表示服务器端的应用程序已经等待关闭了但仍可以接收来自客户端的数据。 第三次挥手被动关闭方发送关闭请求FIN
在完成自己的数据发送后被动关闭方也发送一个带有FIN标志的TCP报文表示被动关闭方也没有数据要发送了。此时被动关闭方进入LAST_ACK状态等待主动关闭方的确认。 第四次挥手主动关闭方回应确认ACK
主动关闭方接收到被动关闭方的FIN后发送一个确认ACK报文表示已经收到了关闭请求。此时主动关闭方进入TIME_WAIT状态等待一段时间以确保被动关闭方收到了确认并防止可能存在的延迟报文导致连接混乱。一旦等待时间过去主动关闭方进入CLOSED状态表示连接已经完全关闭。 为什么挥手需要四次
TCP的四次挥手是为了确保数据流的正确和可靠地关闭。这需要双方都明确地确认关闭请求并确保所有的数据包都已接收或处理。通过四次握手每一方都可以确认对方已经完成了数据传输和接收的准备工作。 为什么TIME_WAIT等待的时间是2MSL
TIME_WAIT状态是TCP四次挥手中的一个重要状态其持续时间通常是2MSL最大段生存期。这是为了确保在网络中的所有数据包都已过期并被丢弃防止出现旧的数据包在网络中循环并导致连接错误关闭的问题。TIME_WAIT状态也提供了一个机会让发送方等待一段时间以确保接收方已经收到了关闭连接的请求。 等待2MSL的意义
等待2MSL是为了确保在网络中的所有数据包都已过期并被丢弃。如果发送方在发送完最后一个ACK报文段后立即关闭连接而网络中仍然存在未过期或未被丢弃的数据包那么这些数据包可能会在网络中循环并导致连接错误关闭。通过等待2MSL的时间发送方可以确保这些数据包已经过期并被丢弃从而避免这种情况的发生。此外等待2MSL的时间也为接收方提供了一个机会以确保它已经收到了关闭连接的请求并完成了所有必要的处理工作。 如何解决TIME_WAIT状态过多
最好的办法是尽量让客户端主动断开连接除非遇到一些异常情况如客户端协议错误、客户端超时等。
打开系统的TIME_WAIT重用和快速回收。
在Linux系统可以修改以下参数:
1.打开TCP对时间戳的支持保持服务器与客户端时间同步
net.ipv4.tcp_timestamps1默认即为 1
2.修改net.ipv4.tcp_tw_reuse 1允许对处于TIME_WAIT的socket用于建立新的连接
net.ipv4.tcp_tw_reuse 1 (默认为0)
修改TIME_WAIT连接状态的上限值超过上限值处于TIME_WAIT状态的socket将立刻被清除并打印警告信息。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 18000表示系统同时保持处于TIME_WAIT状态的socket的最大数量默认为18000。
可修改为更小值。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 6666 结语
TCP的四次挥手是一个复杂但必要的过程用于确保可靠地关闭TCP连接。通过四次握手和TIME_WAIT状态TCP协议可以确保数据流的正确和可靠地关闭并避免在网络中循环的数据包导致连接错误关闭的问题。了解TCP的四次挥手过程和状态变迁对于理解TCP协议的工作原理和实现可靠的网络通信至关重要。
