【每日一记11】+第4天：彻底弄懂TCP协议：从三次握手说起(四）

疑症(6) TCP 的头号疼症 TIME_WAIT 状态

要说明 TIME_WAIT 的问题，需要解答以下几个问题

一、Peer 两端，哪一端会进入 TIME_WAIT 呢?为什么?

相信大家都知道，TCP 主动关闭连接的那一方会最后进入 TIME_WAIT。那么怎么界定主动关闭方呢?是否主动关闭是由 FIN 包的先后决定的，就是在自己没收到对端 Peer 的 FIN 包之前自己发出了 FIN 包，那么自己就是主动关闭连接的那一方。对于疑症(4)中描述的情况，那么 Peer 两边都是主动关闭的一方，两边都会进入 TIME_WAIT。为什么是主动关闭的一方进行 TIME_WAIT 呢，被动关闭的进入 TIME_WAIT 可以不呢?我们来看看 TCP 四次挥手可以简单分为下面三个过程：

过程一.主动关闭方发送 FIN;过程二.被动关闭方收到主动关闭方的 FIN 后发送该 FIN 的 ACK，被动关闭方发送 FIN;过程三.主动关闭方收到被动关闭方的 FIN 后发送该 FIN 的 ACK，被动关闭方等待自己 FIN 的 ACK。

问题就在过程三中，据 TCP 协议规范，不对 ACK 进行 ACK，如果主动关闭方不进入 TIME_WAIT，那么主动关闭方在发送完 ACK 就走了的话，如果最后发送的 ACK 在路由过程中丢掉了，最后没能到被动关闭方，这个时候被动关闭方没收到自己 FIN 的 ACK 就不能关闭连接，接着被动关闭方会超时重发 FIN 包，但是这个时候已经没有对端会给该 FIN 回 ACK，被动关闭方就无法正常关闭连接了，所以主动关闭方需要进入 TIME_WAIT 以便能够重发丢掉的被动关闭方 FIN 的 ACK。

二、TIME_WAIT 状态是用来解决或避免什么问题呢?

TIME_WAIT 主要是用来解决以下几个问题：

1)上面解释为什么主动关闭方需要进入 TIME_WAIT 状态中提到的：主动关闭方需要进入 TIME_WAIT 以便能够重发丢掉的被动关闭方 FIN 包的 ACK。如果主动关闭方不进入 TIME_WAIT，那么在主动关闭方对被动关闭方 FIN 包的 ACK 丢失了的时候，被动关闭方由于没收到自己 FIN 的 ACK，会进行重传 FIN 包，这个 FIN 包到主动关闭方后，由于这个连接已经不存在于主动关闭方了，这个时候主动关闭方无法识别这个 FIN 包，协议栈会认为对方疯了，都还没建立连接你给我来个 FIN 包?，于是回复一个 RST 包给被动关闭方，被动关闭方就会收到一个错误(我们见的比较多的：connect reset by peer，这里顺便说下 Broken pipe，在收到 RST 包的时候，还往这个连接写数据，就会收到 Broken pipe 错误了)，原本应该正常关闭的连接，给我来个错误，很难让人接受。

2)防止已经断开的连接 1 中在链路中残留的 FIN 包终止掉新的连接 2(重用了连接 1 的所有的 5 元素(源 IP，目的 IP，TCP，源端口，目的端口))，这个概率比较低，因为涉及到一个匹配问题，迟到的 FIN 分段的序列号必须落在连接 2 的一方的期望序列号范围之内，虽然概率低，但是确实可能发生，因为初始序列号都是随机产生的，并且这个序列号是 32 位的，会回绕。

3)防止链路上已经关闭的连接的残余数据包(a lost duplicate packet or a wandering duplicate packet) 干扰正常的数据包，造成数据流的不正常。这个问题和 2)类似。

多谢楼主的分享，期待你的更多技术贴

内容比较有深度了