TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）

在平常運(yùn)維服務(wù)器的時(shí)候，需要查看各種連接狀態(tài)，所以必須要對TCP連接狀態(tài)非常熟悉才知道每個(gè)狀態(tài)的意義；只有知道了這些參數(shù)的意義才可以相對應(yīng)的優(yōu)化。

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查看狀態(tài)命令：

[root@tomcat10?logs]#?netstat?-na?|?awk?'/^tcp/{s[$6]++}END{for(key?in?s)?print?key,s[key]}'
TIME_WAIT?1443
CLOSE_WAIT?1122
SYN_SENT?3
FIN_WAIT1?2074
FIN_WAIT2?195
ESTABLISHED?89782
SYN_RECV?7314
LISTEN?9
CLOSING?9
LAST_ACK?2372

各個(gè)狀態(tài)的意義如下 :

  • LISTEN：表示監(jiān)聽的TCP端口已經(jīng)打開；?

  • SYN_SENT：客戶端在發(fā)送建立連接（SYN）請求后的狀態(tài)；?

  • SYN_RECV：服務(wù)端在收到SYN請求建立連接后，發(fā)送SYN+ACK后的狀態(tài)；?

  • ESTABLISHED：客戶端在發(fā)送完ACK后的狀態(tài)、服務(wù)端在收到ACK后的狀態(tài)，此時(shí)連接正式建立；?

  • FIN_WAIT1：客戶端發(fā)送完FIN后的狀態(tài)；

  • CLOSE_WAIT：服務(wù)端收到客戶端的FIN請求后，發(fā)送對FIN的ACK后的狀態(tài)；?

  • FIN_WAIT2：收到服務(wù)端發(fā)送的對之前FIN的ACK后的狀態(tài)；?

  • LAST_ACK：服務(wù)端處理完最后的數(shù)據(jù)，發(fā)送FIN后的狀態(tài)；

  • TIME_WAIT：收到服務(wù)端發(fā)送的FIN后的狀態(tài)，表示處于空閑等待階段；?

  • CLOSED：TIME_WAIT時(shí)間到達(dá)后，發(fā)送對FIN的確認(rèn)ACK后的狀態(tài)，發(fā)送完ACK表示連接已關(guān)閉 ；

  • CLOSING：連接雙方同時(shí)發(fā)送關(guān)閉請求和確認(rèn)時(shí)的狀態(tài)；?

三次握手四次斷開流程示意：

????TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）

更直觀的流程示意：

????

TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）

關(guān)于四次斷開：

?? a.先由客戶端向服務(wù)器端發(fā)送一個(gè)FIN，請求關(guān)閉數(shù)據(jù)傳輸。

?? b.當(dāng)服務(wù)器接收到客戶端的FIN時(shí)，向客戶端發(fā)送一個(gè)ACK，其中ack的值等于FIN+SEQ

?? c.然后服務(wù)器向客戶端發(fā)送一個(gè)FIN，告訴客戶端應(yīng)用程序關(guān)閉。

?? d.當(dāng)客戶端收到服務(wù)器端的FIN是，回復(fù)一個(gè)ACK給服務(wù)器端。其中ack的值等于FIN+SEQ

為什么要4次才能斷開？
?? a.確保數(shù)據(jù)能夠完成傳輸。

?? b.但關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到對方的FIN報(bào)文通知時(shí)，它僅僅表示對方?jīng)]有數(shù)據(jù)發(fā)送給你了；

?? c.但未必你所有的數(shù)據(jù)都全部發(fā)送給對方了，所以你可以未必會馬上會關(guān)閉SOCKET,也即你可能還需要發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方之后

?? d.再發(fā)送FIN報(bào)文給對方來表示你同意現(xiàn)在可以關(guān)閉連接了，所以它這里的ACK報(bào)文和FIN報(bào)文多數(shù)情況下都是分開發(fā)送的。 ?? ???

下面看下大家一般比較關(guān)心的三種TCP狀態(tài):

????SYN_RECV:

????服務(wù)端收到建立連接的SYN沒有收到ACK包的時(shí)候處在SYN_RECV狀態(tài)。有兩個(gè)相關(guān)系統(tǒng)配置：

????1. net.ipv4.tcp_synack_retries? --> 默認(rèn)值是5

???????TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）?

?????? 對于遠(yuǎn)端的連接請求SYN，內(nèi)核會發(fā)送SYN ＋ ACK數(shù)據(jù)報(bào)，以確認(rèn)收到上一個(gè) SYN連接請求包。這是所謂的三次握手( threeway handshake)機(jī)制的第二個(gè)步驟。這里決定內(nèi)核在放棄連接之前所送出的 SYN+ACK 數(shù)目。不應(yīng)該大于255，默認(rèn)值是5，對應(yīng)于180秒左右時(shí)間。通常我們不對這個(gè)值進(jìn)行修改，因?yàn)槲覀兿Ｍ鸗CP連接不要因?yàn)榕紶柕膩G包而無法建立。

????2. net.ipv4.tcp_syncookies --> 默認(rèn)值是1

?????? TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）

???? 一般服務(wù)器都會設(shè)置net.ipv4.tcp_syncookies=1來防止SYN Flood***。假設(shè)一個(gè)用戶向服務(wù)器發(fā)送了SYN報(bào)文后突然死機(jī)或掉線，那么服務(wù)器在發(fā)出SYN+ACK應(yīng)答報(bào)文后是無法收到客戶端的ACK報(bào)文的（第三次握手無法完成），這種情況下服務(wù)器端一般會重試（再次發(fā)送SYN+ACK給客戶端）并等待一段時(shí)間后丟棄這個(gè)未完成的連接，這段時(shí)間的長度我們稱為SYN Timeout，一般來說這個(gè)時(shí)間是分鐘的數(shù)量級（大約為30秒-2分鐘）。

??? 這些處在SYNC_RECV的TCP連接稱為半連接，并存儲在內(nèi)核的半連接隊(duì)列中，在內(nèi)核收到對端發(fā)送的ack包時(shí)會查找半連接隊(duì)列，并將符合的requst_sock信息存儲到完成三次握手的連接的隊(duì)列中，然后刪除此半連接。大量SYNC_RECV的TCP連接會導(dǎo)致半連接隊(duì)列溢出，這樣后續(xù)的連接建立請求會被內(nèi)核直接丟棄，這就是SYN Flood***。

??? 能夠有效防范SYN Flood***的手段之一，就是SYN Cookie。SYN Cookie原理由D. J. Bernstain和 Eric Schenk發(fā)明。SYN Cookie是對TCP服務(wù)器端的三次握手協(xié)議作一些修改，專門用來防范SYN Flood***的一種手段。它的原理是，在TCP服務(wù)器收到TCP SYN包并返回TCP SYN+ACK包時(shí)，不分配一個(gè)專門的數(shù)據(jù)區(qū)，而是根據(jù)這個(gè)SYN包計(jì)算出一個(gè)cookie值。在收到TCP ACK包時(shí)，TCP服務(wù)器在根據(jù)那個(gè)cookie值檢查這個(gè)TCP ACK包的合法性。如果合法，再分配專門的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行處理未來的TCP連接。

??? 觀測服務(wù)上SYN_RECV連接個(gè)數(shù)為：7314，對于一個(gè)高并發(fā)的服務(wù)器，這個(gè)數(shù)字比較正常。

????CLOSE_WAIT

????發(fā)起TCP連接關(guān)閉的一方稱為client，被動關(guān)閉的一方稱為server。被動關(guān)閉的server收到FIN后，但未發(fā)出ACK的TCP狀態(tài)是CLOSE_WAIT。出現(xiàn)這種狀況一般都是由于server端代碼的問題，如果你的服務(wù)器上出現(xiàn)大量CLOSE_WAIT，應(yīng)該要考慮檢查代碼。

????TIME_WAIT

????根據(jù)TCP協(xié)議定義的3次握手?jǐn)嚅_連接規(guī)定,發(fā)起socket主動關(guān)閉的一方 socket將進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)。TIME_WAIT狀態(tài)將持續(xù)2個(gè)MSL(Max Segment Lifetime),在Windows下默認(rèn)為4分鐘，即240秒。TIME_WAIT狀態(tài)下的socket不能被回收使用. 具體現(xiàn)象是對于一個(gè)處理大量短連接的服務(wù)器,如果是由服務(wù)器主動關(guān)閉客戶端的連接，將導(dǎo)致服務(wù)器端存在大量的處于TIME_WAIT狀態(tài)的socket， 甚至比處于Established狀態(tài)下的socket多的多,嚴(yán)重影響服務(wù)器的處理能力，甚至耗盡可用的socket，停止服務(wù)。

????為什么需要TIME_WAIT？TIME_WAIT是TCP協(xié)議用以保證被重新分配的socket不會受到之前殘留的延遲重發(fā)報(bào)文影響的機(jī)制,是必要的邏輯保證。

????和TIME_WAIT狀態(tài)有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)有一般由3個(gè)，本廠設(shè)置如下：
????net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
????net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
????net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
????net.ipv4.tcp_fin_timeout，默認(rèn)60s，減少這個(gè)數(shù)值以便加快系統(tǒng)關(guān)閉處于 FIN_WAIT2 狀態(tài)的 TCP 連接,建議值為30。
????net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；
????net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉。

???

網(wǎng)站題目：TCP的三次握手(建立連接）和四次揮手(關(guān)閉連接）
文章鏈接：http://bm7419.com/article6/pcegig.html

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