Linux35 TCP状态转换图

TCP状态转换图

这张图是TCP 状态转移图,完整展示了 TCP 连接从 "建立→通信→断开" 的全生命周期状态变化,每个状态和箭头对应实际的 TCP 数据包交互(如 SYN、ACK、FIN 等标志位的收发)。以下是分层详解:

一、核心状态分类

TCP 连接的状态可分为建立阶段通信阶段断开阶段三大类,每个状态有明确的触发条件和行为:

阶段 状态列表 核心作用
建立阶段 CLOSED → LISTEN → SYN_SENT → SYN_RCVD → ESTABLISHED 完成三次握手,建立可靠的 TCP 连接
通信阶段 ESTABLISHED 双方通过 TCP 连接传输数据(如 HTTP 请求、文件内容)
断开阶段 FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2 → CLOSING → TIME_WAIT → CLOSED(主动关闭);CLOSE_WAIT → LAST_ACK → CLOSED(被动关闭) 完成四次挥手,释放 TCP 连接

二、建立阶段(三次握手)

TCP 连接建立需经过三次数据包交互(SYN、SYN+ACK、ACK),对应状态转移如下:

  1. CLOSED → LISTEN

    • 触发条件:服务器程序被动打开(如启动 HTTP 服务,监听 80 端口)。
    • 行为:服务器进入 "监听" 状态,等待客户端的连接请求。
  2. CLOSED → SYN_SENT

    • 触发条件:客户端程序主动打开(如浏览器发起网页请求)。
    • 行为:客户端发送SYN 包(请求建立连接),进入 "SYN 已发送" 状态,等待服务器响应。
  3. LISTEN → SYN_RCVD

    • 触发条件:服务器收到客户端的SYN 包
    • 行为:服务器发送SYN+ACK 包(同步序列号 + 确认收到 SYN),进入 "SYN 已接收" 状态,等待客户端最终确认。
  4. SYN_SENT → ESTABLISHED

    • 触发条件:客户端收到服务器的SYN+ACK 包
    • 行为:客户端发送ACK 包(确认收到 SYN+ACK),三次握手完成,双方进入 "已建立" 状态,可开始传输数据。

三、通信阶段(ESTABLISHED)

  • 状态:ESTABLISHED
  • 行为:客户端与服务器通过 TCP 连接双向传输数据(如客户端发 HTTP GET 请求,服务器发 HTML 响应)。
  • 关键:此状态下,双方通过 ** 序列号(Seq)确认号(Ack)** 保证数据的可靠传输(丢包重传、乱序重组)。

四、断开阶段(四次挥手)

TCP 连接断开需经过四次数据包交互(FIN、ACK、FIN、ACK) ,分为主动关闭被动关闭两条路径:

路径 1:主动关闭方的状态转移(客户端或服务器主动发起断开)
  1. ESTABLISHED → FIN_WAIT_1

    • 触发条件:主动关闭方发送FIN 包(请求断开连接)。
    • 行为:进入 "FIN 等待 1" 状态,等待对方的 ACK 确认。
  2. FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2

    • 触发条件:收到对方的ACK 包(确认收到 FIN)。
    • 行为:进入 "FIN 等待 2" 状态,等待对方的 FIN 包(对方的断开请求)。
  3. FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT

    • 触发条件:收到对方的FIN 包
    • 行为:发送ACK 包(确认收到 FIN),进入 "时间等待" 状态(持续 2MSL,约 1-4 分钟),确保对方收到最终 ACK,避免残留数据包干扰新连接。
  4. TIME_WAIT → CLOSED

    • 触发条件:时间等待超时(2MSL 结束)。
    • 行为:彻底释放连接资源,回到初始状态。
路径 2:被动关闭方的状态转移(对方主动发起断开,自身被动响应)
  1. ESTABLISHED → CLOSE_WAIT

    • 触发条件:收到对方的FIN 包(对方请求断开)。
    • 行为:发送ACK 包(确认收到 FIN),进入 "关闭等待" 状态,此时应用层需处理剩余数据并发起自身的断开请求。
  2. CLOSE_WAIT → LAST_ACK

    • 触发条件:应用层完成数据处理,发送FIN 包(自身的断开请求)。
    • 行为:进入 "最后确认" 状态,等待对方的 ACK 确认。
  3. LAST_ACK → CLOSED

    • 触发条件:收到对方的ACK 包(确认收到 FIN)。
    • 行为:彻底释放连接资源,回到初始状态。

五、特殊状态与异常处理

  • SYN_RCVD → LISTEN:若服务器收到 RST 包(复位请求),则从 "SYN 已接收" 回退到 "监听" 状态,表示连接建立被中断。
  • SYN_SENT → CLOSED:若客户端发起连接后超时未收到响应,或收到 RST 包,会从 "SYN 已发送" 回到 "关闭" 状态,终止连接建立。
  • CLOSING 状态 :若双方同时发起 FIN 请求,则会进入 "CLOSING" 状态,互相发送 ACK 后进入 TIME_WAIT,属于特殊的 "同时关闭" 场景。
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