TCP有限状态机

TCP状态转换图

注：蓝————>表示客户端正常状态变迁

红————>表示服务端正常状态变迁

TCP的11种状态：

CLOSED：初始时没有任何连接的状态。
LISTEN：服务器监听来自客户端的连接请求(SYN包)。
SYN_SENT：客户端socket执行CONNECT连接，发送SYN包，之后等待来自服务器的SYN ACK包(服务器的连接请求和对客户端连接请求的确认)。
SYN_RCVD：服务端收到客户端的SYN包并发送服务端SYN ACK包，之后等待客户端对连接请求的确认(ACK包)。
ESTABLISH：表示连接建立。客户端发送了最后一个ACK包后进入此状态，服务端接收到ACK包后进入此状态。
FIN_WAIT_1：终止连接的一方（通常是客户机）发送了FIN包后进入此状态，之后等待对方FIN包。
CLOSE_WAIT：（假设服务器）接收到客户机FIN包之后等待关闭的阶段。在接收到对方的FIN包之后，自然是需要立即回复ACK包的，表示已经知道断开请求。但是本方是否立即断开连接（发送FIN包）取决于是否还有数据需要发送给客户端，若还有数据要发送，则在发送FIN包之前均为此状态。
FIN_WAIT_2：客户端接收到服务器的ACK包，但并没有立即接收到服务端的FIN包，进入FIN_WAIT_2状态。此时是半连接状态，即有一方要求关闭连接，等待另一方关闭。
LAST_ACK：服务端发动最后的FIN包，等待最后的客户端ACK包。
CLOSING：当主动关闭方处于FIN_WAIT_1时，被动关闭方的 FIN 先于之前的自己发送的 ACK 到达，主动关闭方就直接FIN_WAIT_1 -> CLOSING，（其实就相当于同时关闭)，然后迟来的 ACK 到达时，主动关闭方就从CLOSING -> TIME_WAIT。
TIME_WAIT：客户端收到服务端的FIN包，并立即发出ACK包做最后的确认，在此之后的2MSL(两倍的最长报文段寿命)时间称为TIME_WAIT状态。

正常状态变迁

服务端正常状态变迁：

服务器通过listen()系统调用后进入LISTEN状态，被动等待客户端连接(被动打开)。
服务器一旦监听到某个连接请求(收到同步报文段SYN)，就将该连接放入内核请求等待队列中，并向客户端发送SYN ACK同步确认报文段，此时服务端处于SYN_RCVD状态，等待客户端的确认。
服务器成功接收到客户端发送回的ACK确认报文段后，进入ESTABLISHED状态。(此时已建立连接，双方能够进行双向数据传输)
数据传输完毕，服务器收到客户端发送的FIN结束报文段后，给客户端发送回ACK确认报文段(服务器可能还有数据要发)，此时服务端处于CLOSE_WAIT状态，服务器继续发送未发完的数据。
服务器在发送完数据后给客户端发送FIN结束报文段，之后进入LAST_ACK状态，等待客户端对结束报文段的最后一次确认。
服务器成功收到客户端发送回的ACK确认报文段后，连接彻底关闭，进入CLOSE状态。

客户端正常状态变迁：

客户端通过connect()系统调用给服务器发送一个SYN同步报文段请求建立连接，此时客户端进入SYN_SENT状态。
客户端成功收到服务器发送回的SYN ACK同步确认报文段后，再给服务器发送一个ACK确认报文段，之后进入ESTABLISHED状态。(此时已建立连接，双方能够进行双向数据传输)
数据传输完毕后，客户端给服务器发送一个FIN结束报文段，之后进入FIN_WAIT_1状态，等待服务端的确认。
客户端收到服务器发送的ACK确认报文段后，进入FIN_WAIT_2状态，之后接收服务器发送的还未发完的数据。
服务器发完数据后，客户端收到服务器发送的FIN结束报文段，同时给服务端发回一个ACK确认报文段，之后进入TIME_WAIT状态。
TIME_WAIT状态下等待2MSL时长内，如果客户端没有收到服务器重传的FIN结束报文段，则连接彻底关闭，此时进入CLOSE状态。