TCP 连接和状态说明

理论上来说，确定一条链路，只要四元组（源IP、源端口号、目的 IP、目的端口号）。而计算机之间的通信链路都是通过 socket 来建立的，socket 本身是传输层的一个抽象，为应用层之间的网络通信提供接口。所以只要这五元组中的一个不同，就可以创建不同的socket / 连接。传输层头部表示端口号的字段为 2 个字节，所以对应一台单机服务器，比如 http 服务器，自身的 ip 地址固定了，使用的端口为 80，最大能支持的连接数为 2^（32 + 16），32表示目的地址的4字节的 ip，16 表示目的计算机的 端口号可能情况。这是一个非常大的数字。

对于TCP协议，服务器首相创建的是侦听套接字，在 accept 之后，返回的是新的 socket ，这个 socket 才是表示连接的用四元组唯一表征的套接字。

一下例子来源网络，同一个 IP 和 端口 自己和自己连接。

In [1]: import socket   ...: s = socket.socket()   ...: s.bind(('127.0.0.1', 520))   ...: s.connect(('127.0.0.1', 520))   ...: s.send(b'I love you.')   ...:Out[1]: 11In [2]: s.recv(1024)Out[2]: b'I love you.'

socket.socket 的原型，这里的形如 <XXX.YYY: N> 都是枚举类型：

socket.socket(family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, type=<SocketKind.SOCK_STREAM: 1>, proto=0, fileno=None)

枚举类型可以如下方式进行定义：

In [1]: from enum import Enum   ...: class Color(Enum):   ...:     red = 1   ...:     green = 2   ...:     blue = 3   ...:   ...: Color.red   ...:Out[1]: <Color.red: 1>In [2]: type(Color.red)Out[2]: <enum 'Color'>

附上 TCP 11个状态的转换图：

需要注意的地方：

1、半打开状态：指一端 A 异常终止连接了，而另一方 B 却不知情。这样在 B 发送数据给 A 时，A 会回复 RST 包来重新建立连接。

2、同时打开：通常 TCP 通过三次握手建立连接，这样通信双方实际在建立过程中，有四次报文交互，而不是三次。

A，B在接收到对方的SYN 报文之后从SYN_SENT状态进入SYN_RECD状态，都发送一个SYN, ACK 在接收 ACK 之后建立连接。

3、同时关闭：同时关闭时会出现罕见的 CLOSING 状态。

4、关于 TIME_WAIT 状态的2MLS超时：

先来复习一下：MSL 是 Maximum Segment Lifetime,表示报文的最大生存时间，单位是时间，是一个配置值。IP 头中有 TTL,是 time to live，这个虽说也能间接的表示生存时间，但其实表示的是数据包进过的路由器的跳数：每进过一个路由器，该值减1.RTT 是 round-trip time，表示数据往返一趟的时间，是通过算法来估算出来的。

所以这里为啥要等待2倍的报文最大生存时间:
原因在于：1、四次挥手的最后一个 Ack 对方没有收到，所以这时对端在判定 Ack 丢失之后，会重新发送四次挥手的第三个动作 FIN 给本端，所以需要等到 2 倍的生存时间。 2、为了使双方建立一条和本次连接相同的四元组的连接时，不会收到之前的 FIN 而导致复位。

另外，FIN_WAIT_2 是没有超时的，如果对端不配合发送 FIN，FIN_WAIT_2 将会一直保持直到系统关闭，过多的FIN_WAIT_2 可能会导致系统崩溃。

记住：只有主动关闭的才会有 TIME_WAIT 状态，被动关闭的是 CLOSE_WAIT 状态。

TCP 是基于流的可靠传输，没有边界（UDP有消息边界），可靠的意思是确保数据可靠的到达对方的协议栈，至于应用层是否读取到该数据就是另外回事了。