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描述下TCP网络建立连接的过程

描述下TCP网络断开连接的过程

TCP 断开连接通常通过 四次挥手 完成。假设客户端主动关闭连接。
1. 第一步，客户端调用 close()，向服务端发送 FIN 报文，表示客户端这边已经没有数据要发送了，然后客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
2. 第二步，服务端收到 FIN 后，会先回复一个 ACK，表示已经知道客户端不再发送数据了。此时服务端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端收到这个 ACK 后进入 FIN_WAIT_2 状态。这里要注意，TCP 是全双工协议，客户端不发数据了，不代表服务端也没有数据要发。所以服务端收到客户端的 FIN 后，不能马上也关闭连接，它可能还要继续把剩余数据发送给客户端。
3. 第三步，等服务端数据发送完毕后，服务端也会发送一个 FIN 报文，表示服务端这边也没有数据要发送了，然后进入 LAST_ACK 状态。
4. 第四步，客户端收到服务端的 FIN 后，回复最后一个 ACK，然后进入 TIME_WAIT 状态。服务端收到这个 ACK 后进入 CLOSED 状态。客户端等待 2MSL 后，也进入 CLOSED 状态。

所以四次挥手的本质是：分别关闭 TCP 双向数据流。客户端关闭发送方向，服务端确认；服务端关闭发送方向，客户端确认。

客户端为什么要等2MSL，此时服务端是一个什么状态，重发FIN的间隔时间

客户端发送最后一个 ACK 后，会进入 TIME_WAIT，并等待 2MSL。这里主要有两个目的：
- 第一，如果最后一个 ACK 丢失，服务端会停留在 LAST_ACK 状态并重传 FIN，客户端在 TIME_WAIT 中还能再次回复 ACK，保证服务端能正常关闭；
- 第二，等待 2MSL 可以让旧连接中残留在网络里的报文过期，避免相同四元组的新连接收到旧报文。

TCP 连接由四元组唯一确定：源 IP + 源端口 + 目的 IP + 目的端口

如果客户端关闭后，立刻用同样的四元组建立新连接，那么网络中残留的旧报文可能会被新连接错误接收。

所以客户端等待 2MSL，是为了让旧连接中可能残留在网络里的报文全部过期。

MSL 是 Maximum Segment Lifetime，表示一个 TCP 报文在网络中的最大存活时间。

第 1 个 MSL：保证客户端最后发出的 ACK 最多存活这么久

第 2 个 MSL：如果 ACK 丢失，服务端重传的 FIN 最多再存活这么久

也就是说 2MSL 覆盖了这样一个最坏情况：

客户端最后 ACK 丢失

↓

服务端等待一段时间后重传 FIN

↓

这个重传 FIN 又在网络中存活最长时间

↓

客户端仍然能收到 FIN 并重新 ACK

客户端等待 2MSL 后，基本可以认为：1、旧连接相关报文已经从网络中消失；2、服务端如果要重传 FIN，也已经有机会被客户端处理

此时服务端的状态要分情况看：
- 如果最后一个 ACK 正常到达，服务端会从 LAST_ACK 进入 CLOSED；
- 如果最后一个 ACK 丢失，服务端会停留在 LAST_ACK，并按照 TCP 的 RTO 重传机制重发 FIN。
FIN 的重传间隔不是 2MSL，而是由 RTO 控制，通常会根据 RTT 估算并进行指数退避。所以 2MSL 是客户端 TIME_WAIT 的保活时间，RTO 才是服务端 FIN 重传的时间依据，这两个概念不能混在一起。

MSL取值多少

RFC 793 中假设的 MSL 是 2分钟 ，所以理论上 TIME_WAIT = 2MSL = 4 分钟。
但实际操作系统不一定按这个值实现。比如 Linux 中常见的 TIME_WAIT 时间大约是 60 秒，可以理解为实际采用了约 30 秒 MSL 的效果。Windows 默认场景下常见是 2MSL = 4 分钟，也就是 MSL 约 120 秒。