23-tcp协议——TIME_WAIT状态和FIN

关于TIME_WAIT状态

TIME_WAIT是TCP状态转换中的一个非常重要的状态，TIME_WAIT状态的或多或少会极大的影响客户端与服务端的性能，在真实的应用场景中往往需要根据实际需求来对TIME_WAIT进行优化，因此在学习过程中有必要掌握TIME_WAIT状态。

为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

MSL（Maximum Segment Lifetime）表示报文段最大生存时间，它表示任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间，实际上这个时间和 TTL 有关（TTL 是 IP 协议中的一个概念，表示能够经历的路由器的跳数，这个跳数是有限制的，最大值为 255）。但是MSL并不用跳数，而是用时间来计算。不同系统中，MSL 定义的大小不一样，RFC 规定，MSL = 2 分钟，而实际实现中，通常是 30 秒、1 分钟。也就是说报文在网络中存在的时间不能超过MSL规定的时间，同时也间接的说明了tcp连接在TIME_WAIT状态必须存在2MSL才能进入CLOSE状态。

图1-2MSL

2MSL的原因

2MSL的原因有2个：
1. 通常，当tcp释放连接的四个报文都发送完后，客户端和服务端双方就完全关闭连接，进入CLOSE状态。但是需要考虑一种情况：当四个报文都发送完毕时，客户端和服务器按理说应该进入CLOSE状态了，但是可能出现最后一个ACK丢失，即客户端发送的ACK在网络中丢失了,服务就永远都收不到最后的ACK，服务器也就无法关闭这个tcp连接。

因此，TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文，也就是说2MSL计时器可以让客户端在丢失最后一个ACK确认时，等待服务器的下一个FIN到来，如果在TIME_WAIT状态中有一个新的FIN到来，那么客户端就发送一个新的ACK确认，并重新启动2MSL计时器。因为服务端收到客户端发送的ACK确认报文然后才进入close状态，如果一直没收到客户端发送的ACK确认报文，服务器则等待2MSL超时进入close状态(通常是可能会发送RST来关闭这条连接)。

2. 假设客户端和服务端已经建立了一条连接1，如果没有TIME_WAIT状态，客户端和服务端马上又建立了连接2，这可能会造成连接2可能会接收到连接1的tcp数据报，从而产生一些错误。这时就需要加入TIME_WAIT状态，因为处于TIME_WAIT状态的端口在2MSL时间内无法建立新的连接（保证了在2MSL时间内只创建一个连接），只有当2MSL超时把连接1丢弃掉才能创建新的连接2，这样就保证了每次只创建一个连接。

关于FIN_WAIT2状态

通常主动一方发起FIN报文，只要对端发送ACK确认后主动方就会处于FIN_WAIT2状态，然后等待对端发送FIN报文，如果一直没有发送FIN报文（就会一直处于CLOSE_WAIT状态，还有数据要发送，等等再关闭），那么主动一方就可能永远处于FIN_WAIT2状态，如图2所示。

图2-FIN_WAIT_2状态

为了解决主动一方永远处于FIN_WAIT2状态，操作系统设置了一个定时器，如果这个连接空闲时间超时了，那么该连接将进入CLOSED状态。

参考资料：https://blog.csdn.net/q1007729991/article/details/69686781