为什么需要TIME_WAIT

一、何为TIME_WAIT?

 

我们在日常做服务器的研发中、或者面试网络部分知识的时候,会经常问到TIME_WAIT这个词,这个词作为服务端的开发者尤为重要。TIME_WAIT是TCP协议中断开连接所经历的一种状态。

为什么需要TIME_WAIT_第1张图片

上图是TCP连接的状态转换,包括了一些触发条件,如果不是很直观,可以对比看下面的简图。

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这里面作为主动关闭的一方(Client)出现了TIME_WAIT状态,目的是告诉Server端,自己没有需要发送的数据,但是它仍然保持了接收对方数据的能力,一个常见的关闭连接过程如下:

1、当客户端没有待发送的数据时,它会向服务端发送 FIN 消息,发送消息后会进入 FIN_WAIT_1 状态;

2、服务端接收到客户端的 FIN 消息后,会进入 CLOSE_WAIT 状态并向客户端发送 ACK 消息,客户端接收到 ACK 消息时会进入 FIN_WAIT_2 状态;

3、当服务端没有待发送的数据时,服务端会向客户端发送 FIN 消息;

4、客户端接收到 FIN 消息后,会进入 TIME_WAIT 状态并向服务端发送 ACK 消息,服务端收到后会进入 CLOSED 状态;

5、客户端等待两个最大数据段生命周期(Maximum segment lifetime,MSL)的时间后也会进入 CLOSED 状态;

二、为什么需要TIME_WAIT

TIME_WAIT一定是发生在主动关闭一方

被动关闭一方,会直接进入CLOSED状态,而主动关闭一方需要等待2*MSL时间才会最终关闭。

原因:

1、防止被动关闭方的延迟数据被人窃取

2、防止被动关闭方没有收到最后的ACK

原因一:防止被动关闭方的延迟数据被人窃取

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如上图所示,

1、在①中,服务端发送seq=1001的消息,由于网络延迟或其他原因,没有及时到达Client1客户端,导致整个包一直存留在网络环境的传输过程中。

2、在②中,Client1收到server的FIN包之后,变成了TIME_WAIT状态,这里假设TIME_WAIT等待的时间很短暂,那么,还没等之前的那个延迟包seq=1001到来,就回复给了Server最后一个ACK包。那么Server就会变成CLOSED状态。

3、在③中,相同的端口号的Client2的TCP链接被重用后

4、在④中,seq=1001的延迟包消息才发送给客户端,而这个延迟的消息却被Client2正常接收,主要就会给Client2带来严重的问题。所以TIME_WAIT不要轻易的调整,或者缩小时间,可能就会出现这种问题。

原因二:防止被动关闭方没有收到最后的ACK

该作用就是等待足够长的时间以确定远程的TCP链接收到了其发出的终止链接消息FIN包的回执消息ACK包。

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如上图所示:

1、在①中,CLient1端主动发起关闭链接,Server针对Client1的FIN回执了ACK包,然后接着发送了自己的FIN包,等待Client1回执最终的ACK包。

2、在②中,这里假设TIME_WAIT的时间不足够充分,当Server还没有收到 ACK 消息时,Client1就主动变成CLOSED状态。

3、在③中,由于Server一直没有等到自己FIN包的ACK应答包,导致一直处于LAST_ACK状态。

4、在④中,因为 服务端因为没有收到 ACK 消息,当Client2重新与Server建立TCP链接,认为当前连接是合法的,CLient2重新发送 SYN 消息请求握手时会收到Server的 RST 消息,连接建立的过程就会被终止。

所以,我们在默认情况下,如果客户端等待足够长的时间就会遇到以下两种情况:

1服务端正常收到了 ACK 消息并关闭当前 TCP 连接;
2服务端没有收到 ACK 消息,重新发送 FIN 关闭连接并等待新的 ACK 消息;

只要客户端等待 2 MSL 的时间,客户端和服务端之间的连接就会正常关闭,新创建的 TCP 连接收到影响的概率也微乎其微,保证了数据传输的可靠性。

 

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