10深刻理解TCP/IP的11种协议状态

基本网络模型

TCP状态转换图

TCP/IP的11种状态

第11种状态

1、注意几个要点：

• 任何一端都可以主动关闭连接。
• 在调用accept()函数之前,两端已经进入了ESTABLISHED状态。

在调用listen(int socked, int backlog)函数的时候，做了2件事情:
（1）将主动套接字转换为被动套接字。TCP状态转换图从CLOSED状态转换为LISTEN状态
（2）backlog规定了内核应该为相应的套接字排队的最大连接个数。内核为这个监听套接字维护两个队列:（两个队列之和不能超过backlog）

a:未完成连接队列：此时这个队列中的套接字处于SYN_RECV状态。

b:已完成连接队列：此时这个队列中的套接字处于ESTABLISHED状态。

	也就是说在listen（）的时候,套接字有2种状态SYN_RECV 和 ESTABLISHED。
	accept（）是从已完成队列中的队头中获取已经处于ESTABLISHED状态的套接字，然后accept()返回给用户进程，若队列为空，则accept()投入睡眠,直到已完成队列中有新的一项。

• socket()->bind()->listen() ；调用listen()后把未连接的套接字变为被动套接字,只负责监听，状态由CLOSED->LISTEN状态。

2、TCP/IP协议为什么要三次握手，和四次断开？

TCP/IP是全双工、双通道协议，既可以收也可以发，是一个双向认证的
过程，双方必须确保对端确实收到了自己发送的包，这样全双工通道完全
建立起来了。 先调用close的那一端，最终socket状态推进到TIME_WAIT
状态，会等一会再close，这里使用了IO复用技术。

3、为什么主动关闭socket的那一端需要进入TIME_WAIT状态而不是直接进入CLOSED状态？

因为要给对等方一个确认，但是在公网上有可能这个确认不是那么顺利，出现了网络拥塞和异常处理，此时不把先close的一方推到CLOSED状态，是因为让确认包在异常的情况下进行几次重新发送，保证对方真正的进入CLOSED状态，然后释放该释放的资源。就是让最后一个确认包在网络不通畅的情况下真正的进入确认状态。
注意：
TCP/IP协议是双通道的，客户端关闭与服务端关闭没有任何的关系，TCP/IP是一个流协议，Server端调用read()返回0，则通知对方写断了，A端关闭了socket并不代表B端不能往socket写数据，顶多写失败了。linux内核也是有缓冲区的（发送缓冲区、接收缓冲区），缓冲区达到了低水位才会往对端发送数据。

TIME_WAIT时间是2MSL，（2倍的最大生命期时间），原因是(ACK y+1) 如果发送失败可以重发。服务端处于close状态，不等于客户端也处于close状态。

4、TCP/IP为什么会出现半连接状态FIN_WAIT_2，socket状态不往下推进呢？

因为对等方没有显示的调用close，服务器挂掉也相当于显示的调用close函数，若A端一直是FIN_WAIT_2，需要查B端为什么没有调用close函数，有可能是阻塞在某一函数上，也有可能忘记了close。

5、第11种状态CLOSING

任一对等方都可以显示的调用close()，当双方同时调用close时，这时就会出现第11种状态CLOSING。客户端 服务端同时调用close时，TCP/IP协议能检测出来，因为都需要对方的确认，此时TCP/IP协议将状态置为短暂的CLOSING。当收到对方的确认时，双方都进入到了TIME_WAIT状态，因为双方都主动的调用了close()函数，都进入到了TIME_WAIT状态，经过n时间后，双方都消失。

6、TCP/IP是一个流协议，FIN DCBA 即send(fd,“ABCD”);然后调用close(),则对端一定能收到数据么？

对方能收到，而且是保证可靠的能收到。因为tcp/ip协议是一个流协议。清空缓冲区才会调用close。数据包在缓存区里面，调用close函数，TCP/IP就会处理缓冲区，将数据推到对等方，最后有个FIN也会跑到对等方缓冲区里面，然后对等方一个一个的收报文，当收到FIN后，发现是一个流水结束符，此时检测到了对方的socket已经关闭了，此时把数据给到用户空间，至此，TCP/IP的工作已经全部做完，然后用户程序处理。
TCP/IP能保证"ABCD"给到对端，而且也能保证告诉对端socket已经关闭了。

通过程序观察TCP/IP的各种状态

演示1：多个客户端与单个服务器（不支持并发）连接，此时多个客户端仍然可以连接上服务器

为什么3个客户端都能与单服务器建立连接，但只有一个客户端能通信？
	答：因为accept函数放在了for循环的上边，这样主进程只能发包收包，不能accept
	没有机会调用accept 即 没有机会从已完成三次握手的队列中拿到连接，所以不支持
	并发,只支持单连接。正确的做法是将accept放在循环里面

代码实现请看：
https://blog.csdn.net/WUZHU2017/article/details/82784995
演示2：还是用上面的代码
（1）启动服务端，然后启动客户端，状态如下

（2）现在ctrl+ c掉服务端

杀死server,相当于服务器主动的close,然后对等方收到FIN后，TCP/IP协议在上层应用不知道的情况下向对方发了一个确认包