TCP握手過(guò)程詳解netstatanp

1、TCP 握手過(guò)程詳解（ netstat -an 狀態(tài)詳解）2011-06-11 22:49:22|  分類： 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) |  標(biāo)簽： |字號(hào)大中小 訂閱 TCP狀態(tài)遷移      大家對(duì)netstat -a命令很熟悉，但是，你有沒(méi)有注意到STATE一欄呢，基本上顯示著established,time_wait,close_wait等，這些到底是 什么意思呢，在這篇文章，我將會(huì)詳細(xì)的闡述。        大家很明白TCP初始化連接三次握手吧：發(fā)SY

2、N包，然后返回SYN/ACK包，再發(fā)ACK包，連接正式建立。但是這里有點(diǎn)出入，當(dāng)請(qǐng)求者收到SYS /ACK包后，就開始建立連接了，而被請(qǐng)求者第三次握手結(jié)束后才建立連接。但是大家明白關(guān)閉連接的工作原理嗎？關(guān)閉連接要四次握手：發(fā)FIN包，ACK 包，F(xiàn)IN包，ACK包，四次握手！為什么呢，因?yàn)門CP連接是全雙工，我關(guān)了你的連接，并不等于你關(guān)了我的連接?？蛻舳薚CP狀態(tài)遷移：CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED服務(wù)器TCP狀態(tài)遷移：CLOSED->LI

3、STEN->SYN收到 ->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED當(dāng)客戶端開始連接時(shí)，服務(wù)器還處于LISTENING，客戶端發(fā)一個(gè)SYN包后，他就處于SYN_SENT狀態(tài),服務(wù)器就處于SYS收到狀態(tài),然后互相確認(rèn)進(jìn)入連接狀態(tài)ESTABLISHED.當(dāng)客戶端請(qǐng)求關(guān)閉連接時(shí),客戶端發(fā)送一個(gè)FIN包后,客戶端就進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài),等待對(duì)方的確認(rèn)包,服務(wù)器發(fā)送一個(gè)ACK包給客戶,客戶端收到ACK包后結(jié)束FIN_WAIT_1狀態(tài),進(jìn)入FIN_WAIT_2狀態(tài),等待服務(wù)器發(fā)過(guò)來(lái)的關(guān)閉請(qǐng)求,服務(wù)器發(fā)一個(gè)FIN包后,進(jìn)入CLO

4、SE_WAIT狀態(tài),當(dāng)客戶端收到服務(wù)器的FIN包,FIN_WAIT_2狀態(tài)就結(jié)束,然后給服務(wù)器端的FIN包給以一個(gè)確認(rèn)包,客戶端這時(shí)進(jìn)入TIME_WAIT,當(dāng)服務(wù)器收到確認(rèn)包后,CLOSE_WAIT狀態(tài)結(jié)束了,這時(shí)候服務(wù)器端真正的關(guān)閉了連接.但是客戶端還在TIME_WAIT狀態(tài)下,什么時(shí)候結(jié)束呢.我在這里再講到一個(gè)新名詞:2MSL等待狀態(tài),其實(shí)TIME_WAIT就是2MSL等待狀態(tài),為什么要設(shè)置這個(gè)狀態(tài),原因是有足夠的時(shí)間讓ACK包到達(dá)服務(wù)器端,如果服務(wù)器端沒(méi)收到ACK包，超時(shí)了，然后重新發(fā)一個(gè)FIN包，直到服務(wù)器收到ACK 包.TIME_WAIT狀態(tài)等待時(shí)間是在TCP重新啟動(dòng)后不連接任何請(qǐng)求

5、的兩倍.大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題:如果對(duì)方在第三次握手的時(shí)候出問(wèn)題,如發(fā)FIN包的時(shí)候,不知道什么原因丟了這個(gè)包,然而這邊一直處在FIN_WAIT_2狀 態(tài),而且TCP/IP并沒(méi)有設(shè)置這個(gè)狀態(tài)的過(guò)期時(shí)間,那他一直會(huì)保留這個(gè)狀態(tài)下去,越來(lái)越多的FIN_WAIT_2狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰.上面我碰到的這個(gè)問(wèn)題主要因?yàn)門CP的結(jié)束流程未走完，造成連接未釋放?，F(xiàn)設(shè)客戶端主動(dòng)斷開連接，流程如下  如上圖所示，Client              &#

6、160;             消息                                    Server

7、0;        close()- FIN ->FIN_WAIT1                                      

8、                   CLOSE_WAIT<- ACK -FIN_WAIT2 close()<- FIN -                     TIME_WAIT&#

9、160;                                                 &#

10、160;    LAST_ACK                                            - ACK ->

11、; CLOSEDCLOSED由于Server的Socket在客戶端已經(jīng)關(guān)閉時(shí)而沒(méi)有調(diào)用關(guān)閉，造成服務(wù)器端的連接處在“掛起”狀態(tài)，而客戶端則處在等待應(yīng)答的狀態(tài)上。此問(wèn)題的典型特征是：一端處于FIN_WAIT2 ，而另一端處于CLOSE_WAIT.不過(guò)，根本問(wèn)題還是程序?qū)懙牟缓茫写岣?CLOSE_WAIT，TCP的癌癥，TCP的朋友。CLOSE_WAIT狀態(tài)的生成原因首先我們知道，如果我們的服務(wù)器程序APACHE處于CLOSE_WAIT狀態(tài)的話，說(shuō)明套接字是被動(dòng)關(guān)閉的！因?yàn)槿绻荂LIENT端主動(dòng)斷掉當(dāng)前連接的話，那么雙方關(guān)閉這個(gè)TCP連接共需要四個(gè)packet：Client -&g

12、t; FIN -> ServerClient <- ACK <- Server這時(shí)候Client端處于FIN_WAIT_2狀態(tài)；而Server 程序處于CLOSE_WAIT狀態(tài)。Client <- FIN <- Server這時(shí)Server 發(fā)送FIN給Client，Server 就置為L(zhǎng)AST_ACK狀態(tài)。Client -> ACK -> ServerClient回應(yīng)了ACK，那么Server 的套接字才會(huì)真正置為CLOSED狀態(tài)。Server 程序處于CLOSE_WAIT狀態(tài)，而不是LAST_ACK狀態(tài)，說(shuō)明還沒(méi)有發(fā)FIN給Client，那么可能是

13、在關(guān)閉連接之前還有許多數(shù)據(jù)要發(fā)送或者其 他事要做，導(dǎo)致沒(méi)有發(fā)這個(gè)FIN packet。通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)CLOSE_WAIT會(huì)維持至少2個(gè)小時(shí)的時(shí)間。如果有個(gè)流氓特地寫了個(gè)程序，給你造成一堆的 CLOSE_WAIT，消耗你的資源，那么通常是等不到釋放那一刻，系統(tǒng)就已經(jīng)解決崩潰了。只能通過(guò)修改一下TCP/IP的參數(shù)，來(lái)縮短這個(gè)時(shí)間：修改tcp_keepalive_*系列參數(shù)有助于解決這個(gè) 問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是修改系統(tǒng)的參數(shù)，系統(tǒng)默認(rèn)超時(shí)時(shí)間的是7200秒，也就是2小時(shí)， 這個(gè)太大了，可以修改如下幾個(gè)參數(shù)：sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time=30sysct

14、l -w net.ipv4.tcp_keepalive_probes=2sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=2然后，執(zhí)行sysctl命令使修改生效。 連接進(jìn)程是通過(guò)一系列狀態(tài)表示的，這些狀態(tài)有：LISTEN，SYN-SENT，SYN-RECEIVED，ESTABLISHED，F(xiàn)IN-WAIT-1，F(xiàn)IN-WAIT-2，CLOSE- WAIT，CLOSING，LAST-ACK，TIME-WAIT和CLOSED。各個(gè)狀態(tài)的意義如下： LISTEN - 偵聽來(lái)自遠(yuǎn)方TCP端口的連接請(qǐng)求； SYN-SENT -在發(fā)送連接請(qǐng)求后等待

15、匹配的連接請(qǐng)求； SYN-RECEIVED - 在收到和發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求后等待對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn)； ESTABLISHED- 代表一個(gè)打開的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶； FIN-WAIT-1 - 等待遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求，或先前的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)；FIN-WAIT-2 - 從遠(yuǎn)程TCP等待連接中斷請(qǐng)求； CLOSE-WAIT - 等待從本地用戶發(fā)來(lái)的連接中斷請(qǐng)求； CLOSING -等待遠(yuǎn)程TCP對(duì)連接中斷的確認(rèn)； LAST-ACK - 等待原來(lái)發(fā)向遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)； TIME-WAIT -等待足夠的時(shí)間以確

16、保遠(yuǎn)程TCP接收到連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn)； CLOSED - 沒(méi)有任何連接狀態(tài)；TCP連接過(guò)程是狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，促使發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的是用戶調(diào)用：OPEN，SEND，RECEIVE，CLOSE，ABORT和STATUS；傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)段，特別那些包括以下標(biāo)記的數(shù)據(jù)段SYN，ACK，RST和FIN；還有超時(shí)，上面所說(shuō)的都會(huì)時(shí)TCP狀態(tài)發(fā)生變化。  TCP連接的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖  這個(gè)圖n多人都 知道，它對(duì)排除和定 位網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)故障時(shí)大有幫助，但是怎樣牢牢地將這張圖刻在腦中呢？那么你就一定要對(duì) 這張圖的每一個(gè)狀態(tài)，及轉(zhuǎn)換的過(guò)程有深刻地認(rèn)識(shí)，不能只停留在一知半解之中。

17、下面對(duì)這張圖的11種狀 態(tài)詳細(xì)解釋一下，以便加強(qiáng)記憶！不過(guò)在這之前，先回顧一下TCP建立連接的三次握手過(guò)程，以及關(guān)閉連接的四次握手過(guò)程。1、建立連接協(xié)議（三次握手）（1）客戶 端發(fā)送一個(gè)帶SYN標(biāo)志的TCP報(bào)文到服務(wù)器。這是三次握手過(guò)程中的報(bào)文1。（2） 服務(wù)器端回應(yīng)客戶端的，這是三次握手中的第2個(gè)報(bào)文，這個(gè)報(bào)文同時(shí)帶ACK標(biāo)志和SYN標(biāo) 志。因此它表示對(duì)剛才客戶端SYN報(bào)文的回應(yīng)；同時(shí)又標(biāo)志SYN給客戶端，詢問(wèn)客戶端是否準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)通 訊。（3） 客戶必須再次回應(yīng)服務(wù)段一個(gè)ACK報(bào)文，這是報(bào)文段3。2、連接終止協(xié)議（四次握手） 由于TCP連 接是全雙工的，因此每個(gè)方向都必須單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉。這

18、原則是當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就能發(fā)送一個(gè)FIN來(lái)終 止這個(gè)方向的連接。收到一個(gè) FIN只意味著這一方向上沒(méi)有數(shù)據(jù)流動(dòng)，一個(gè)TCP連接 在收到一個(gè)FIN后仍能發(fā)送數(shù)據(jù)。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉。（1） TCP客 戶端發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉客戶到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳送（報(bào)文段4）。（2） 服務(wù)器收到這個(gè)FIN，它發(fā)回一個(gè)ACK，確認(rèn)序號(hào)為收到的序號(hào)加1（報(bào)文段5）。和SYN一 樣，一個(gè)FIN將占用一個(gè)序號(hào)。（3） 服務(wù)器關(guān)閉客戶端的連接，發(fā)送一個(gè)FIN給客戶端（報(bào)文段6）。（4） 客戶段發(fā)回ACK報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為收到序號(hào)加1（報(bào)文段7

19、）。CLOSED: 這個(gè)沒(méi)什么好說(shuō)的了，表示初始狀態(tài)。LISTEN: 這個(gè)也是非常容易理解的一個(gè)狀態(tài)，表示服務(wù)器端的某個(gè)SOCKET處 于監(jiān)聽狀態(tài)，可以接受連接了。SYN_RCVD: 這個(gè)狀態(tài)表示接受到了SYN報(bào) 文，在正常情況下，這個(gè)狀態(tài)是服務(wù)器端的SOCKET在建立TCP連接時(shí)的三次握手會(huì)話過(guò)程中的一個(gè)中間狀態(tài)，很短暫，基本上用netstat你是很難看到這種狀態(tài)的，除非你特意寫了一個(gè)客戶端測(cè)試程序，故意將三次TCP握手 過(guò)程中最后一個(gè)ACK報(bào)文不予發(fā)送。因此這種狀態(tài)時(shí)，當(dāng)收到客戶端的ACK報(bào)文 后，它會(huì)進(jìn)入到ESTABLISHED狀態(tài)。SYN_SENT:

20、60;這個(gè)狀態(tài)與SYN_RCVD遙想呼應(yīng)，當(dāng)客戶端SOCKET執(zhí)行CONNECT連接時(shí)，它首先發(fā)送SYN報(bào)文，因此也隨即它會(huì)進(jìn)入到了SYN_SENT狀態(tài)，并等待服務(wù)端的發(fā)送三次握手中的第2個(gè)報(bào)文。SYN_SENT狀態(tài)表示客戶端已發(fā)送SYN報(bào)文。ESTABLISHED：這個(gè)容易理解了，表示連接已經(jīng)建立了。FIN_WAIT_1: 這個(gè)狀態(tài)要好好解釋一下，其實(shí)FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態(tài)的真正含義都是表示等待對(duì)方的FIN報(bào) 文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是：FIN_WAIT_1狀態(tài)實(shí)際上是當(dāng)SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時(shí)，它想主動(dòng)關(guān)閉連接，向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報(bào)文，此時(shí)

21、該SOCKET即進(jìn)入到FIN_WAIT_1狀態(tài)。而當(dāng)對(duì)方回應(yīng)ACK報(bào)文后，則進(jìn)入到FIN_WAIT_2狀態(tài)，當(dāng)然在實(shí)際的正常情況 下，無(wú)論對(duì)方何種情況下，都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK報(bào)文，所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般是比較難見到的，而FIN_WAIT_2狀態(tài)還有時(shí)常?？梢杂胣etstat看到。FIN_WAIT_2：上面已經(jīng)詳細(xì)解釋了這種狀態(tài)，實(shí)際上FIN_WAIT_2狀態(tài)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(duì)方，我暫時(shí)還有點(diǎn) 數(shù)據(jù)需要傳送給你，稍后再關(guān)閉連接。TIME_WAIT: 表示收到了對(duì)方的FIN報(bào) 文，并發(fā)送出了ACK報(bào)文，就等2MSL后即可回

22、到CLOSED可用狀態(tài)了。如果FIN_WAIT_1狀態(tài)下，收到了對(duì)方同時(shí)帶FIN標(biāo) 志和ACK標(biāo)志的報(bào)文時(shí)，可以直接進(jìn)入到TIME_WAIT狀態(tài)，而無(wú)須經(jīng)過(guò)FIN_WAIT_2狀態(tài)。CLOSING: 這種狀態(tài)比較特殊，實(shí)際情況中應(yīng)該是很少見，屬于一種比較罕見的例外狀態(tài)。正常情況下，當(dāng)你發(fā) 送FIN報(bào)文后，按理來(lái)說(shuō)是應(yīng)該先收到（或同時(shí)收到）對(duì)方的ACK報(bào) 文，再收到對(duì)方的FIN報(bào)文。但是CLOSING狀態(tài)表示你發(fā)送FIN報(bào)文后，并沒(méi)有收到對(duì)方的ACK報(bào) 文，反而卻也收到了對(duì)方的FIN報(bào)文。什么情況下會(huì)出現(xiàn)此種情況呢？其實(shí)細(xì)想一下，也不難得出結(jié)論：那就是如果雙方幾乎在同時(shí)close一 個(gè)

23、SOCKET的話，那么就出現(xiàn)了雙方同時(shí)發(fā)送FIN報(bào)文的情況，也即會(huì)出現(xiàn)CLOSING狀態(tài)，表示雙方都正在關(guān)閉SOCKET連接。CLOSE_WAIT: 這種狀態(tài)的含義其實(shí)是表示在等待關(guān)閉。怎么理解呢？當(dāng)對(duì)方close一 個(gè)SOCKET后發(fā)送FIN報(bào)文給自己，你系統(tǒng)毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì)回應(yīng)一個(gè)ACK報(bào)文 給對(duì)方，此時(shí)則進(jìn)入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來(lái)呢，實(shí)際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)方，如果沒(méi)有的話， 那么你也就可以close這個(gè)SOCKET，發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方，也即關(guān)閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態(tài)下，需要完成的事情是等待你去關(guān)閉連接。LAST_ACK:

24、 這個(gè)狀態(tài)還是比較容易好理解的，它是被動(dòng)關(guān)閉一方在發(fā)送FIN報(bào) 文后，最后等待對(duì)方的ACK報(bào)文。當(dāng)收到ACK報(bào)文后，也即可以進(jìn)入到CLOSED可用狀態(tài)了。最后有2個(gè)問(wèn)題 的回答，我自己分析后的結(jié)論（不一定保證100%正確）1、 為什么建立連接協(xié)議是三次握手，而關(guān)閉連接卻是四次握手呢？這是因?yàn)榉?wù)端的LISTEN狀態(tài)下的SOCKET當(dāng)收到SYN報(bào)文的建連請(qǐng)求后，它可以把ACK和SYN（ACK起 應(yīng)答作用，而SYN起同步作用）放在一個(gè)報(bào)文里來(lái)發(fā)送。但關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到對(duì)方的FIN報(bào)文 通知時(shí)，它僅僅表示對(duì)方?jīng)]有數(shù)據(jù)發(fā)送給你了；但未必你所有的數(shù)據(jù)都全部發(fā)送給對(duì)方了，所以你可以未必

25、會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉SOCKET,也即你可能還需要發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對(duì)方之后，再發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方來(lái)表示你同意現(xiàn)在可以關(guān)閉連接了，所以它這里的ACK報(bào)文 和FIN報(bào)文多數(shù)情況下都是分開發(fā)送的。2、 為什么TIME_WAIT狀態(tài)還需要等2MSL后才能返回到CLOSED狀 態(tài)？這是因?yàn)椋弘m然雙方 都同意關(guān)閉連接了，而且握手的4個(gè)報(bào)文也都協(xié)調(diào)和發(fā)送完畢，按理可以直接回到CLOSED狀 態(tài)（就好比從SYN_SEND狀態(tài)到ESTABLISH狀態(tài)那樣）；但是因?yàn)槲覀儽仨氁傧刖W(wǎng)絡(luò)是不可靠的，你無(wú)法保證你最后發(fā)送的ACK報(bào) 文會(huì)一定被對(duì)方收到，因此對(duì)方處于LAST_ACK狀態(tài)下的SOCKET可能會(huì)因?yàn)槌瑫r(shí)未

26、收到ACK報(bào)文，而重發(fā)FIN報(bào) 文，所以這個(gè)TIME_WAIT狀態(tài)的作用就是用來(lái)重發(fā)可能丟失的ACK報(bào) 文，并保證于此。            斷開連接的時(shí)候， 當(dāng)發(fā)起主動(dòng)關(guān)閉的左邊這方發(fā)送一個(gè)FIN過(guò)去后，右邊被動(dòng)關(guān)閉的這方要回應(yīng)一個(gè)ACK，這個(gè)ACK是TCP回應(yīng)的，而不是應(yīng)用程序發(fā)送的，此時(shí)，被動(dòng)關(guān)閉的一方就處于CLOSE_WAIT狀態(tài)了。如果此時(shí)被動(dòng)關(guān)閉的這一方不再繼續(xù)調(diào)用closesocket,那么他就不會(huì)發(fā)送接下來(lái)的FIN，導(dǎo)致自己老是處于CLOSE_WAIT。只有被動(dòng)關(guān)閉的

27、這一方調(diào)用了 closesocket,才會(huì)發(fā)送一個(gè)FIN給主動(dòng)關(guān)閉的這一方，同時(shí)也使得自己的狀態(tài)變遷為L(zhǎng)AST_ACK。 比如被動(dòng)關(guān)閉的是客戶端.當(dāng)對(duì)方調(diào)用closesocket的時(shí)候，你的程序正在 int nRet = recv(s,.); if (nRet = SOCKET_ERROR)  / closesocket(s); return FALSE;  很多人就是忘記了那句closesocket，這種代碼太常見了。 我的理解，當(dāng)主動(dòng)關(guān)閉的一方發(fā)送FIN到被動(dòng)關(guān)閉這邊后，被動(dòng)關(guān)閉這邊的TCP馬上回應(yīng)一

28、個(gè)ACK過(guò)去，同時(shí)向上面應(yīng)用程序提交一個(gè)ERROR，導(dǎo)致上面的SOCKET的send或者recv返回SOCKET_ERROR.正常情況下，如果上面在返回SOCKET_ERROR后調(diào)用了closesocket, 那么被動(dòng)關(guān)閉的者一方的TCP就會(huì)發(fā)送一個(gè)FIN過(guò)去，自己的狀態(tài)就變遷到LAST_ACK. 服務(wù)器上出現(xiàn)大量的close_wait的例子和解決方法（例子從網(wǎng)上找的，基本差不多）oracle9iRHEL3 oracle9i$ /usr/sbin/lsof -i | grep 6800oracle    22725 oracle9i 

29、   3u IPv4 18621468       TCP RHEL3:6800 (LISTEN)oracle    22725 oracle9i    4u IPv4 18621469       TCP RHEL3:6800->RHEL3:2174 (CLOSE_WAIT)oracle    22725 oracle9i    8u IPv4 18621568       TCP RHEL3:6800-