10.3.5 tcp
連線的狀態轉移
從表10-6
中可以看出，
tcp socket
服務原語只有
8個，比
osi/rm
中定義的傳輸層服務原語還要少，但是在這8種
tcp socket
服務原語中，有的原語又可以有不同的狀態，如表
10-8
所示。我們把在
tcp傳輸連線的建立和釋放中的通訊雙方主機的這些狀態稱之為「有限狀態機」（
finite state machine
，fsm
）。下面我們來具體闡述一下在
tcp傳輸連線建立、釋放過程中這些原語狀態的變化。 表
10-8 tcp
連線狀態 狀
態描述closed
呈阻塞、關閉狀態，表示主機當前沒有活動的傳輸連線或正在進行傳輸連線
listen
呈監聽狀態，表示伺服器正在等待新的傳輸連線進入
syn rcvd
表示主機已收到乙個傳輸連線請求，但尚未確認
syn sent
表示主機已經發出乙個傳輸連線請求，等待對方確認
established
傳輸連線建立，通訊雙方進入正常資料傳輸狀態
fin wait 1
（主動關閉）主機已經傳送關閉連線請求，等待對方確認
fin wait 2
（主動關閉）主機已收到對方關閉傳輸連線確認，等待對方傳送關閉傳輸連線請求
timed wait
完成雙向傳輸連線關閉，等待所有分組消失
closing
雙方同時嘗試關閉傳輸連線，等待對方確認
close wait
（被動關閉）收到對方發來的關閉傳輸連線請求，並已確認
last ack
（被動關閉）等待最後乙個關閉傳輸連線確認，並等待所有分組消失
圖10-37
描述了tcp
通訊主機在傳輸連線建立和釋放過程中的各種有限狀態機，圖中的方框中表示的是通訊主機在不同時期的狀態，箭頭表示狀態之間的轉換，旁邊的注釋表示狀態轉換過程中所需進行動作（包括呼叫
socket
服務原語和
tcp資料段的傳送和接收等）。圖中用粗線表示客戶端主動和被動的伺服器端連線建立的正常過程，其中客戶端的狀態轉移用帶箭頭的粗實線表示，伺服器端的狀態轉換用帶箭頭的粗虛線表示。帶箭頭的細線表示一些不常見的事件，如復位、同時開啟、同時關閉等。
10-37 tcp
傳輸連線有限狀態機轉換流程
每個連線均開始於
closed
狀態。當一方執行了被動的連線原語（
listen
）或主動的連線原語（
connect
）時，它便會離開
closed
狀態。如果此時另一方執行了相對應的連線原語，連線便建立了，並且狀態變為
established
。任何一方均可以首先請求釋放連線，當連線被釋放後，狀態又回到了
closed 。
為了看清楚客戶端和伺服器各自的狀態轉移流程，我們先沿著帶箭頭的粗實線路徑來看客戶端的狀態轉移過程，然後再沿著帶箭頭的虛實線路徑來看伺服器的狀態轉移過程。 （
1）一開始，伺服器應用層首先呼叫
listen
原語從closed
狀態進入被動開啟狀態（
listen
），等待客戶端的連線； （
2）當客戶端的乙個應用程式呼叫
connect
原語後，本地的
tcp實體為其建立乙個連線記錄並標記為
syn sent
狀態，然後給伺服器傳送乙個
syn資料段（
syn欄位置
1）。這是
tcp傳輸連線建立的第一次握手。 （
3）伺服器在收到乙個客戶端的
syn資料段後，其
tcp實體給客戶端傳送確認
ack資料段（
ack欄位置
1），同時傳送乙個
syn資料段（
syn欄位置
1，表示接受同步請求），進入
syn rcvd
狀態。這是
tcp傳輸連線的第
2次握手。
【說明】這裡可能有乙個非正常事件發生，那就是如果此時伺服器不想建立傳輸連線，由其應用層呼叫
close
原語，向客戶端傳送乙個
fin資料段（
fin欄位置
1），然後進入到
fin wait 1
狀態，等待客戶端確認。當客戶端收到伺服器發來的
fin資料段後，向伺服器傳送乙個
ack確認資料段後進入到
closing
狀態，表示雙方同時嘗試關閉傳輸連線，等待對方確認。在伺服器收到客戶端發來的
ack資料段後即進入到
timed wait
狀態，在超時後雙方即關閉連線。這是一種突發、非正常的連線關閉事件。 （
4）客戶端在收到伺服器發來的
syn和
ack資料段後，其
tcp實體給伺服器端傳送乙個
ack資料段，並進入
established
狀態。這是
tcp連線的第
3次握手。 （
5）伺服器在收到來自客戶端的
ack確認資料段後，完成整個
tcp傳輸連線的全部三次握手過程，也進入
established
狀態。
此時，雙方可以自由進行資料傳輸了。當乙個應用程式完成資料傳輸任務後，它需要關閉
tcp連線。假設仍由客戶端發起主動關閉連線。 （
6）客戶端應用層呼叫
close
原語，本地的
tcp實體傳送乙個
fin資料段（
fin欄位置
1），並等待伺服器的確認響應，進入到
fin wait 1
狀態。
【說明】這裡又可能有乙個非正常的事件發生，那就是客戶端在
fin wait 1
狀態收到伺服器的
fin和
ack資料段後（而不是像從
fin wait 2
狀態進入那樣只收到伺服器的
ack確認資料段）
，向伺服器傳送乙個
ack資料段，直接就進入了
timed wait
狀態。在超時後雙方即關閉連線。 （
7）伺服器在收到來自客戶端的
fin資料段後，它給客戶端發回乙個
ack資料段（
ack欄位置
1）進入
close wait
狀態。 （8
）客戶端在收到來自伺服器的
ack確認資料段後就進入到了
fin wait 2
狀態，此時連線在乙個方向上就斷開了，但仍可以接收伺服器端發來的資料段。 （
9）當伺服器收到客戶端發來的
fin資料段時就知道客戶端已有資料傳送了，在本端已接收完全部的資料後，也由應用層呼叫
close
原語，請求關閉另乙個方向的連線，其本地
tcp實體向客戶端傳送乙個
fin資料段，並進入
last ack
狀態，等待最後乙個
ack確認資料段。 （
10）在客戶端收到來自伺服器的
fin資料段後，向伺服器傳送最後乙個
ack確認資料段，進入
timed wait
狀態。此時雙方連線均已經斷開，但
tcp實體仍要等待乙個
2倍資料段
msl（
maximum segment lifetime
，最大資料段生存時間），以確保該連線的所有分組全部消失，防止出現確認丟失的情況。當定時器超時後，
tcp刪除該連線記錄，返回到初始狀態（
closed ）。
（11）伺服器收到客戶端最後乙個
ack確認資料段後，其
tcp實體便釋放該連線，並刪除連線記錄，也返回到初始狀態（
closed ）。
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TCP有限狀態機
狀 態 描 述 closed 關閉狀態，沒有連線活動或正在進行 listen 監聽狀態，伺服器正在等待連線進入 syn rcvd 收到乙個連線請求，尚未確認 syn sent 已經發出連線請求，等待確認 established 連線建立，正常資料傳輸狀態 fin wait 1 主動關閉 已經傳送關閉...
TCP有限狀態機
4 有限狀態機 上圖是 tcp 的狀態機，看了很久，感覺還是理解得不深。先在這裡打個點。1 closed 狀態時初始狀態。2 listen 被動開啟，伺服器端的 狀態變為listen 監聽 被動開啟的概念 連線的一端的應用程式通知作業系統，希望建立乙個傳入的連線。這時候作業系統為連線的這一端建立乙個...
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