快速了解 TCP 连接的 11 种状态及其转换

本文意在用简短的文字总结一下 TCP 的 11 种状态及其转换过程。

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图解 TCP 连接生命周期

TCP 的 11 种状态

1. CLOSED

• • 表示连接处于关闭状态。

• • 这是 TCP 连接的初始状态或连接终止后的状态。

• • 常见场景：服务端程序尚未启动监听，或者客户端和服务端都已完成连接释放。

2. LISTEN

• • 服务器端状态，表示服务器在监听某个端口，等待客户端发起连接。

• • 常见于服务端主动调用 listen() 函数时。

3. SYN-SENT

• • 客户端发起连接请求后进入此状态。

• • 表示已经发送了 SYN（同步序号）包，等待服务器的响应。

• • 常见于客户端调用 connect() 函数后。

4. SYN-RECEIVED

• • 服务端收到客户端的 SYN 包后，回复 SYN+ACK（同步序号+确认）包，并进入此状态。

• • 等待客户端的最终确认（ACK）。

5. ESTABLISHED

• • 表示连接已成功建立，客户端和服务端可以正常发送和接收数据。

• • 这是 TCP 连接的稳定状态，也是数据传输的主要阶段。

6. FIN-WAIT-1

• • 主动关闭连接的一方进入此状态，表示发送了 FIN（结束）包，等待对方的 ACK。

• • 常见于调用 close() 函数的程序。

7. FIN-WAIT-2

• • 主动关闭的一方收到对方的 ACK 后进入此状态，等待对方发送 FIN。

• • 表示本方已完成数据发送。

8. CLOSE-WAIT

• • 被动关闭的一方收到对方的 FIN 后进入此状态，表示对方已关闭数据发送。

• • 等待本方处理完剩余任务并发送 FIN。

9. CLOSING

• • 当双方几乎同时发起关闭请求时会进入此状态。

• • 表示双方都发送了 FIN，但尚未收到对方的 ACK。

• • 此状态比较少见。

10. LAST-ACK

• • 被动关闭的一方发送 FIN 后进入此状态，等待对方的 ACK。

• • 收到 ACK 后即可进入 CLOSED 状态。

11. TIME-WAIT

• • 主动关闭的一方在收到对方的 FIN 和 ACK 后进入此状态。

• • 等待一段时间（通常是 2MSL，两个最大报文段生存时间），以确保对方收到 ACK，防止旧数据包干扰。

TCP 状态转换流程

三次握手（连接建立）

TCP 通过三次握手建立可靠连接，具体流程如下：

1. 1. CLOSED → SYN-SENT（客户端发起连接）

• • 客户端发送 SYN 包，并进入 SYN-SENT 状态。

• • 服务器收到 SYN 包后，回复 SYN+ACK，并进入 SYN-RECEIVED 状态。

• • 客户端收到 SYN+ACK 后，回复 ACK，进入 ESTABLISHED 状态。

• • 服务器收到 ACK 后，进入 ESTABLISHED 状态。

此时连接建立完成，双方可以开始数据通信。

四次挥手（连接释放）

TCP 通过四次挥手确保连接安全关闭，具体流程如下：

1. 1. ESTABLISHED → FIN-WAIT-1（主动关闭方发送 FIN）

• • 主动关闭的一方发送 FIN 包，进入 FIN-WAIT-1 状态。

• • 被动关闭的一方收到 FIN 包后，回复 ACK，进入 CLOSE-WAIT 状态。

• • 主动关闭的一方收到对方的 ACK 后进入 FIN-WAIT-2 状态。

• • 被动关闭的一方完成必要的任务后，发送 FIN，进入 LAST-ACK 状态。

• • 主动关闭的一方收到对方的 FIN 后，回复 ACK，进入 TIME-WAIT 状态。

• • 被动关闭的一方收到 ACK 后，进入 CLOSED 状态。

• • 主动关闭的一方等待 2MSL 后，进入 CLOSED 状态。

特殊状态转换

1. 1. CLOSING

• • 当双方几乎同时发起关闭时，会进入此状态，表示双方都发送了 FIN，但还在等待对方的 ACK。

• • 状态转换较快，最终会进入 TIME-WAIT 或 CLOSED。

• • 确保延迟的数据包不会干扰后续连接。

• • 等待时间通常是两个最大报文段生存时间（2MSL）。