网络编程-再看TCP的四次挥手

前言

四次挥手

四次挥手的流程在很多地方都可以看到，这里简略介绍一下，其最常见流程如下图所示：

其大体流程如下：

• 客户端发其结束请求，发送seq=X，处于FIN_WAIT_1状态
• 服务端收到结束请求，发送应答ACK=X+1，处于CLOSE_WAIT状态
• 客户端收到X的应答后，处于FIN_WAIT_2状态，此时还可以接收来自服务端的数据
• 服务端没有数据要发送，也发送结束请求，seq=Y,处于LAST_ACK状态
• 客户端又收到服务端的结束请求，客户端回应ACK，此时处于TIME_WAIT状态，确保ACK能够到达服务端;服务端收到客户端最终ACK，关闭连接。
• 2MSL时间结束后，无论服务端是否收到最终ACK，客户端完全结束连接

作为一种最常见的四次挥手场景，我们可能习以为常了，但需要注意的是，连接的断开并不只有这种情况，还可以是服务端发起主动关闭，或者双方同时发起，但这不是本文关注的重点。我们直接看看四次挥手有哪些需要注意的。

什么是TCP的半关闭

TCP半关闭指的是一端结束发送后还能够接受来自另一端的数据。也就是说，虽然客户端准备断开连接并且发送了FIN报文，客户端还是可以接收来自服务端的数据。不过这种关闭方式不能使用close接口，而需要使用shutdown：

#include <sys/socket.h> 
int shutdown(int sockfd, int how); 

并且how参数值为SHUT_WR，即1，表明shutdown for writing ，仅关闭本端的发送。

为什么要四次挥手

为什么建立一个TCP连接需要三次握手，而终止一个连接需要四次挥手呢?这是因为TCP半关闭造成的。由于一个TCP连接是全双工的，在两个方向上都能传输数据，因此两个方向就需要单独关闭。所以这个流程是这样的：

• 客户端执行主动关闭，发送FIN报文，告诉服务端，我没有数据要发送了，我要关闭连接，当然了，你有啥数据要给我，我随时候着
• 服务端收到后，必须及时告诉客户端我收到了，因此先回复客户端一个ACK。但是服务端可能还有未发送完的数据，因此它可以将自己未完成的数据进行发送，发送完成之后，再发送给客户端FIN报文，表明我也没啥要发送的了，关闭吧
• 客户端收到后，也回复ACK响应，最终关闭连接

因而整个过程需要四次挥手。

为什么要TIME_WAIT状态

TIME_WAIT也称为2MSL等待时间。MSL为报文最大生存时间，它是任何报文在被丢弃前存在于网络内的最长时间。这个时间在不同类型的系统中可能有所不同，但这不是关键。在我个人的机器上，可以借助netstat命令和nc命令通过下面的方式观察到。在终端1监听1234端口：

$ nc -l 1234 

在终端2连接到1234端口：

$ nc 127.0.0.1 1234 

在终端3通过netstat命令观察：

$ netstat -anpoc|grep :1234 

然后在终端1按ctrl+c，终止连接，立刻观察终端3的结果，我们发现：

tcp        0      0 127.0.0.1:1234          127.0.0.1:33524         TIME_WAIT   -                timewait (59.76/0/0) 
tcp        0      0 127.0.0.1:1234          127.0.0.1:33524         TIME_WAIT   -                timewait (58.74/0/0) 
tcp        0      0 127.0.0.1:1234          127.0.0.1:33524         TIME_WAIT   -                timewait (57.71/0/0) 
tcp        0      0 127.0.0.1:1234          127.0.0.1:33524         TIME_WAIT   -                timewait (56.69/0/0) 

我们可以观察到，服务端当前处于TIME_WAIT，且有一个timewait的定时器，为1分钟。

netstat命令和nc命令的使用可以分别参考《不可不知的网络命令-netstat》和《网络工具中的”瑞士军刀“-nc》。

TIME_WAIT状态的存在主要考虑以下两个方面：

• 实现可靠的四次挥手
• 避免收到老的报文

（编辑：核心网）

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