1。前言说起TCP协议，谈的最多的就是三次握手和四次挥手，但是你有没有想过如果三次握手或者四次握手出现异常怎么处理-方式波？谁来处理？TCP作为一种可靠的协议，在传输数据前后都需要在两端建立连接，并在两端维护连接的状态。TCP并没有那么神奇。面对不断变化的网络状况，只能通过不断的重传和各种算法来保证可靠性。当数据传输完成，需要断开连接时，TCP会通过四次握手完成双端断开，回收各自的资源。那么今天就继续说说在TCP的四路浪潮中，如何处理异常、单端运行等问题。2.TCP四向波2.1四向波的简单认识虽然我们说的是四向波的异常情况，但是在此之前，我们先简单了解一下TCP的四向波。当数据传输完成需要断开连接时，TCP会挥手四次安全断开。为什么握手要三次，而挥手要四次？本质上，两端都需要经过一个“分手”的过程来保证自己和对端的状态是正确的。本着友好协商的态度，如果自己先分手，也要给对方最大的善意，不能让对方措手不及。你说不想玩，那你就不玩了，以后谁还敢跟你玩。下图是经典的TCP四波报文和双端状态的变化。解释一下这张图：1、一开始，两端都还处于ESTABLISHED状态，正在传输数据，一端可以发起一个“FIN”包，准备断开连接。在这个场景中，客户端发起一个“FIN”请求。发出“FIN”后，客户端进入FIN-WAIT-1状态。2、服务器收到“FIN”报文后，回复“ACK”表示知道，并从ESTABLISHED状态进入CLOSED-WAIT状态，开始做断开连接前的一些准备工作。3、客户端收到前一个“FIN”的回复“ACK”报文后，进入FIN-WAIT-2状态。并且当服务端准备断开连接时，也会向客户端发送“FIN，ACK”消息，表示我没问题，请求断开连接，发送消息后，服务端进入LAST-ACK状态。4、客户端收到“FIN，ACK”报文后，会立即回复“ACK”表示知道，进入TIME_WAIT状态。出于稳定性和安全性的考虑，客户端会在TIME-WAIT状态等待2MSL，最后进入CLOSED状态。5、服务端收到客户端的“ACK”报文后，直接从LAST-ACK状态进入CLOSED状态。正常挥手四次后，两端进入CLOSED状态，之后，两端正式断开。2.2TCPwaving的异常我们简单了解一下四次waving的正常发包和响应过程。接下来我们继续看四次挥手过程中出现的异常情况。我们已经讲过三次握手的正常发包和响应，以及两端的状态反转。接下来我们看一下三次握手过程中出现的异常情况。1.断开连接的FIN包丢失。之前我们一直强调，如果发送一个数据包，只要在一定时间内没有收到对端的“ACK”回复，就认为该数据包丢失，并触发超时重传机制。它不关心是自己发的包丢了还是对方的“ACK”丢了。所以这里，如果客户端先发送的“FIN”包丢失，或者没有收到对端的“ACK”回复，就会触发超时重传，直到达到重传次数，才会连接成功直接关闭。对于服务端来说，如果没有收到客户端发送的“FIN”，是没有感知的。一段时间后，连接也关闭了。2、服务端第一次发送的ACK丢失。此时，由于客户端没有收到“ACK”响应，会尝试重传之前的“FIN”请求，服务器收到后会重传“ACK”。此时服务器已经进入CLOSED-WAIT状态，开始准备断开连接。当它就绪时，它会回复“FIN，ACK”。注意，这条消息携带了前一个“ACK”的响应序号。只要消息不丢失，client可以直接从FIN-WAIT-1状态进入TIME-WAIT状态，带有“FIN,ACK”包中的响应序号，开始等待最多2MSL。3、服务端发送的FIN和ACK丢失。服务器将在超时后重新传输。此时client有两种情况，要么处于FIN-WAIT-2状态（之前的ACK也丢失），将永远等待；或者处于TIME-WAIT状态，会等待2MSL时间。也就是说，client会存在一小段时间，在收到server发来的“FIN，ACK”包后，client也会回复一个“ACK”响应，做自己的状态切换。4、客户端最后回复的ACK丢失。客户端回复“ACK”后，会进入TIME-WAIT状态，开始等待最多2MSL。服务器会因为没有收到“ACK”回复而重试一段时间，直到服务器重试超时，主动断开连接。或者等待新客户端连接后，收到服务器的“FIN”报文重试后，回复“RST”报文，收到“RST”报文后重置服务器状态。5、client收到ACK后，server跑路。客户端收到“ACK”后，进入FIN-WAIT-2状态，等待服务器发来的“FIN”包，如果服务器跑路了，这个包就永远等不到了。在TCP协议中，没有对这种状态的处理机制。但不管协议如何，系统都会处理，操作系统会接管这个状态。比如在Linux下，可以通过tcp_fin_timeout参数为这个状态设置一个超时时间。需要注意的是，当超过tcp_fin_timeout的限制时，状态不会切换到TIME_WAIT，而是直接进入CLOSED状态。参考：https://blog.huoding.com/2016/09/05/5426。客户端收到ACK后，客户端自己跑路。客户端收到“ACK”后直接跑路，后续服务端发送的“FIN，ACK”没有接收者，不会得到回复，继续使用TCP超时重试机制。此时服务端处于LAST-ACK状态。那么需要分两种情况来分析：一定时间后，服务器主动断开连接。收到“RST”后，主动断开连接。“RST”消息是复位消息，表示当前错误已经发生，应该回到初始状态。如果客户端跑掉后有新的客户端接入，就会在这里发送“SYN”期望建立连接。此时会忽略“SYN”，直接回复“FIN，ACK”报文。收到“FIN”报文后，不会识别，会回复“RST”报文。参考：https://vincent.bernat.ch/en/blog/2014-tcp-time-wait-state-linux3.总结时刻今天我们讲了TCP在四波阶段出现错误时的一些处理策略。大多数情况下，TCP协议本身是有可靠性保证的，比如超时重传，有时，操作系统需要接管一些状态，比如tcp_fin_timeout等。关于TCP三次握手的异常情况，在上一篇文章中有说明，有需要的可以点击蓝字阅读。【本文为专栏作家“张扬”原创稿件，转载请微信♂联系作者获得授权】点此查看作者更多好文
