TCP连接中的TIME-WAIT和2MSL在干啥？

TIME_WAIT状态和2MSL等待时间的主要目的之一就是处理网络延迟导致的“旧”数据包问题，尤其是在一个TCP连接关闭后立即或很快重新建立一个具有相同源和目标IP地址及端口号的新连接时。

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为什么会存在网络中延迟的旧连接数据包？

由于网络延迟、重传等因素，一个连接关闭后仍可能有属于这个连接的数据包在网络中“游荡”。如果这些数据包在新的、具有相同四元组（源IP、目标IP、源端口、目标端口）的连接建立后到达，它们可能会被错误地视为新连接中的有效数据。

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TIME_WAIT状态和2MSL等待时间

TIME_WAIT状态

当TCP连接的一方主动关闭连接（发送了FIN并收到对应的ACK后），它会进入TIME_WAIT状态。在这个状态下，连接会持续存在一段时间，即2MSL时间。

等待的目的

• 确保ACK的传递：2MSL等待时间确保连接的另一方接收到最后一个ACK，如果这个ACK丢失（例如，确认最后一个FIN），另一方会重传FIN，因此等待2MSL确保有足够的时间来处理可能的重传。

• 让旧连接的TCP报文段“消失”：这里的“消失”指的是旧连接中生成的报文段在网络中的存在时间超过其生存期限，从而不会被误认为属于新建立的连接。2MSL等待时间确保了即使在最坏的网络延迟情况下，旧连接的所有报文段（包括重传的报文段）都会因超时而不再在网络中传输。

2MSL等待时间

MSL（Maximum Segment Lifetime）是任何TCP报文段被允许在网络中存在的最大时间，以确保网络中的所有报文段都已消失。因此，等待2MSL的时间足以让连接中最后发送的ACK消失，确保所有在旧连接中“迷失”的报文段都从网络中消失，从而避免它们对新连接的干扰。

为什么是2MSL而不是MSL？

双向清理：2MSL的时间长度不仅考虑了单个报文段在网络中的最大生存时间（MSL），而且还考虑了往返时间（RTT）。这意味着即使一个报文段在网络中的存在时间接近MSL，等待2MSL的时间也足以处理其往返的情况，确保所有报文段都已经从网络中消失，包括最后一个ACK的确认和可能的重传。

2MSL能否完全杜绝旧数据包的干扰？

理论上，2MSL等待时间足够长，能够确保网络中所有旧连接的数据包都已经消失，从而防止它们对新连接的干扰。然而，在极端情况或特殊网络条件下（如非常高的网络延迟、错误配置的网络设备等），仍然可能存在概率极低的情况，使得旧数据包在2MSL时间后仍然存在。但这种情况非常罕见，并且TCP协议已经设计得足够健壮，能够处理绝大多数正常和异常情况，确保连接的可靠性。

 “网络中的所有报文段都已消失”的含义

“消失”实际上意味着这些报文段已经超过了它们在网络中可以被接收和有效处理的时间。如果在TIME_WAIT时间内有旧连接的数据报文滞后到达，由于它们的序号不属于当前有效的连接窗口，（在TIME_WAIT阶段，已经关闭数据传输通道进而转向控制通道了，而控制通道也会占据序列号，所以序列号会更新，旧数据的序列号已经不满足当前的序列空间，不属于当前有效的连接窗口）它们会被接收方丢弃，不会被视为有效数据；如果是滞后未到达，那么也会因为生存时间小于2MSL而到期被清除。

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2MSL等待时间是一个保守的策略，确保了TCP连接可靠地终止，同时防止了潜在的数据或确认报文的混淆。它考虑了网络延迟、报文的重传和确认丢失等因素，提供了一种稳健的方式来清理旧连接的资源，并安全地重用网络地址和端口。这个机制确保了网络中不会有属于已终止连接的遗留报文干扰新的连接，保持了TCP通信的可靠性和一致性。