TCP--连接建立与拆除

连接建立--三次握手

三次握手流程

1. A初始化连接准备，包括初始化序列号SEQ，然后发送SYN报文
2. B收到后，回复一个报文，包括自己的SEQ，并且SYN和ACK都置一
3. A收到后也回复一个ACK，对于A而言连接建立；B收到ACK后对于B而言连接建立。

我们要知道：

• 连接是双向的，tcp是全双工通信协议，连接建立表示的是通信双方都认为自己连接上了。
• 网络是分布式的，A和B没有统一的时钟，要确认一个连接是否过时只能由同一方进行确认。

为什么要进行三次握手

• 连接是双方的

• 通信是不稳定的

• 通过三次握手才能阻止重复历史连接的初始化

• 通过三次握手才能对通信双方的初始序列号进行初始化

我们假设三次握手的报文分别为1、2、3。报文可能会延迟到达或者丢失，所以发送方会在发送后启动一个定时器，超时后需要重新发送。

假设只进行两次握手，即B收到报文1后发送报文即建立了连接。因为网络是分布式的，而且是不稳定的，B无法知道报文1是否是经过延迟才到达，如果是延迟到达的，那么该报文 其实已经过期，还为它分配资源是完全浪费的。

网络是分布式的，A和B没有统一的时钟，要确认一个连接是否过时只能由同一方进行确认。所以A发送完1后要等到一个报文2回来才知道此次没有出现延迟，是否可以正常建立连接。

连接拆除--四次挥手

流程：

1. 想要拆除连接的一方A发送FIN报文，自身进入到FIN_WAIT_1状态；
2. 被拆除连接的一方B接收到FIN报文，发ACK，自身进入到CLOSE_WAIT状态；
3. A收到ACK，进入FIN_WAIT_2状态;
4. B发送FIN，自身进入LAST_ACK状态；
5. A收到FIN，发送ACK，自身进入TIME_WAIT状态；
6. B收到ACK报文，B上的这个socket关闭，端口释放；
7. A等待2MSL后socket关闭，释放端口。

从以上连接拆除过程我们可以看到：主动发送第一个FIN报文的一方会进入TIME_WAIT状态；进入TIME_WAIT状态的一方需要等待2MSL时间才会释放端口，在2MSL时间内，这个socket对应的四元组（源目IP、源目端口）处于冻结状态。

TIME_WAIT状态的作用主要有两个：

1. 避免拆链报文在链路中丢失造成连接关闭异常：在第6步，B没有收到ACK报文的时候会认为A没有收到FIN包，进而会重传第4步的FIN，如果这个时候没有TIME_WAIT状态，A侧socket已经关闭，A会针对B发送的FIN包响应RST，有可能导致B连接异常。
2. *避免乱序到来的业务报文在新生成的socket连接中引发混乱：假设在拆链前有TCP报文由于中间网络传输原因导致在第7步完成之后才到达，如果没有TIME_WAIT状态而A和B又使用同样的4元组新建了一个新的socket，那么迷路的数据包就会进入到新的socket中进行处理，可能导致业务异常。

通过TIME_WAIT状态可以很好的规避上面提到的两个问题，TIME_WAIT状态的老化时间是2MSL,MSL是最大分段生存时间，表示的是一个TCP分段可能在网络上存在的最大时间。2倍MSL的设计可以很好的满足报文在A、B之间一来一回的最大需要消耗的时间，最大程度上避免上述两个问题。在CentOS系统中，MSL的时间一般是30s。