TCP连接与关闭过程_tcp服务器关闭

建立连接：三次握手

在 TCP/IP 协议中，TCP 协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1所示。

图1 TCP三次握手建立连接

1. 客户端 A 发送 SYN 包（SYN=j）到服务器 B，并进入SYN_SEND 状态，等待服务器 B 确认。  

2. 服务器 B 收到 SYN 包，必须确认客户 A 的 SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个 SYN 包（SYN=k），即 ACK+SYN 包，此时服务器 B 进入SYN_RECV 状态。  

3. 客户端 A 收到服务器 B 的 SYN＋ACK 包，向服务器 B 发送确认包 ACK（ACK=k+1）。此包发送完毕，客户端 A 和服务器 B 进入  ESTABLISHED 状态，完成三次握手。  

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

断开连接：四次挥手

由于 TCP 连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。  

这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个 FIN 来终止这个方向的连接。  

收到一个 FIN 只意味着这一方向上没有数据流动，一个 TCP 连接在收到一个 FIN 后仍能发送数据。

首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。  

TCP采用四次挥手关闭连接如图2所示。  

图2  TCP四次挥手关闭连接

1. 客户端 A 发送一个 FIN，用来关闭客户 A 到服务器 B 的数据传送。  

2. 服务器 B 收到这个 FIN，它发回一个 ACK，确认序号为收到的序号加1。和 SYN 一样，一个 FIN 将占用一个序号。  

3. 服务器 B 关闭与客户端 A 的连接，发送一个 FIN 给客户端 A。  

4. 客户端 A 发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

FAQ

1．为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的 LISTEN 状态下的 SOCKET 当收到 SYN 报文的建连请求后，它可以把 ACK 和 SYN（ACK 起应答作用，而 SYN 起同步作用）放在一个报文里来发送。  

但关闭连接时，当收到对方的 FIN 报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你未必会马上会关闭 SOCKET，也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送 FIN 报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的 ACK 报文和 FIN 报文多数情况下都是分开发送的。

2．为什么 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态？

这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到 CLOSED 状态（就好比从 SYN_SEND 状态到 ESTABLISH 状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的 ACK 报文会一定被对方收到，因此对方处于 LAST_ACK 状态下的 SOCKET 可能会因为超时未收到 ACK 报文，而重发 FIN 报文，所以这个 TIME_WAIT 状态的作用就是用来重发可能丢失的 ACK 报文。

参考

《TCP/IP详解-卷1》第18章《TCP连接的建立与终止》  
《UNIX网络编程-卷1》第2.6节《TCP连接的建立和终止》  

《TCP连接的状态转换图深度剖析》  

《TCP状态转换图》  
《传输控制协议（TCP） -- TCP状态转换图》  
《TCP状态转换图、滑动窗口、半连接状态、2MSL》