[翻译]简单描述 TCP 有限状态机

原文地址：连接

TCP 有限状态机可以用来描述 TCP 连接的所有阶段。从连接前的 null 状态，到建立连接过程中经历的一系列状态，以及关闭连接过程中出现的一系列状态。

要完整地描述上述过程需要囊括大部分的 TCP 标准，免不了大段复杂的解释。这只会让大家昏昏入睡。大部分人其实只需大致了解下就可以了。简化的TCP 有限状态机无疑能做到这点。

本篇文章将用一图一表简单介绍 TCP 的各种状态，介绍设备在这些状态下所执行的动作，以及它们的下一状态。为了简化描述，我们用三个英文简称来代表触发状态转变的三种信号。这三个英文简称来自 TCP 报头的标识位（TCP header flag）

• SYN：同步信号，用来建立连接。之所以称为同步信号（SYN）是因为它的作用是同步两端设备的初始序列号（sequence numbers）

• FIN：结束信号，表明设备希望中止连接

• ACK：回应信号，表示成功接收到对方发过来的信号

再次声明，这里只会讲解了 TCP 连接、断开时涉及的正常状态，一些应对错误时出现的 TCP 状态不会在这里讲述。如果全部讲完，就违背了本篇“简单”的宗旨

由于不会使用嵌套表格，所以另起了一列，重复内容用 \ 代替

状态	状态描述	设备动作及下一个状态
CLOSED	CLOSED状态是建立连接前所处的状态	被动开启：服务器 TCP 端口被动开启，连接开始进行。服务器会建立控制连接的传输控制块（一种数据结构，简称 TCB），然后进入 LISTEN 状态
\	\	主动开启，发送 SYN ：客户端发送 SYN ，主动进行连接，同时建立传输控制块（TCB）。然后进入 SYN-SENT 状态
LISTEN	LISTEN 状态表明设备（通常是服务器）正在等待接收对方 SYN ，自家的 SYN 尚未发送	接收到客户端的 SYN ，发送 SYN + ACK ：服务端接收到客户端发送的 SYN 后进行回复，回应信号包括自己的SYN，以及表明收到客户端 SYN 的 ACK 信号。随后，服务端进入 SYN-RECEIVED 状态
SYN-SENT	SYN-SENT 状态表明设备（通常是客户端）已经发送了 SYN ， 正在等待另一端设备（通常是服务端）发送 SYN进行配对	收到另一端发送的 SYN，回应 ACK：如果设备已经发送了 SYN，且接收到了配对端的 SYN，但还没有收到配对端回应 SYN 的 ACK。那么设备将发送 ACK，表明自己已经接收到对方的 SYN。随后进入 SYN-RECEVIED 状态，等待接收对方回应自己 SYN 的 ACK
\	\	收到配对端的 SYN + ACK，发送 ACK：如果接收到对方的 SYN ，也接收到了对方回应这边 SYN 的 ACK，那么设备就发送 ACK，告知对方自己收到了它的 SYN。进入 ESTABLISHED 状态
SYN-RECEIVED	SYN-RECEIVED 表明设备收到对方发过来的 SYN ，自己也向对方发送了 SYN。现在正在等待接收对方发送的 ACK， 以确认配对一方已收到这边发送的 SYN	接收 ACK：当收到对方的 ACK （表示收到这边发送的 SYN），进入 ESTABLISHED 状态
ESTABLISHED	ESTABLISHED 状态是 TCP 连接完成后所处的稳定状态。此时，连接双方可以自由收发数据。ESTABLISHED 状态会一直维持到 TCP 连接结束	请求关闭，发送 FIN：设备发送带有 FIN 标识的信号，要求关闭连接。随后进入 FIN-WAIT-1 状态
\	\	接收 FIN：设备接收到连接方为关闭连接而传来的 FIN。设备回应 ACK，进入 CLOSE-WAIT 状态
CLOSE-WAIT	CLOSE-WAIT 状态表示设备接收到连接方传来的 FIN，现在需要等待设备上的程序为关闭连接做相应的工作	请求关闭，发送 FIN：设备上使用 TCP 的程序被告知连接端要求关闭 TCP 连接，程序于是向设备的 TCP 层发出关闭请求。TCP 发送 FIN 给已经提出关闭要求（已经发送了 FIN）的连接端。进入 LAST-ASK 状态
LAST-ACK	LAST-ASK表示设备已经接收了另一端发送过来的 FIN，并回应了ACK。也向对方发送了 FIN，此时还需等待接收对方回应的 ACK，以确认对方成功接收了这边发送过去的 FIN	收到了回应 FIN 的 ACK：设备收到了回应 FIN 的 ACK。现在 TCP 两端的设备都各自发送了 FIN，也各自收到了对方的回应。因此，设备直接进入了 CLOSED 状态
FIN-WAIT-1	FIN-WAIT-1 状态表明设备可能处在等待接收对方回应收到 FIN 的 ACK ，也可能处在等待接收对方发送的 FIN	收到回应 FIN 的 ACK：设备收到回应自己关闭请求的答复，进入 FIN-WAIT-2 状态
\	\	收到 FIN，发送 ACK：设备没有接到对方为回复 FIN 而发送的 ACK，但收到了对方请求关闭连接的 FIN。那么设备回应对方发来的 FIN，发送 ACK，然后进入 CLOSING 状态
FIN-WAIT-2	FIN_WAIT_2 状态表明设备已经发送了 FIN，并且收到了对方回应的 ACK，还在等待对方发送 FIN	接收到 FIN，发送 ACK：设备接收到对方的 FIN，回应 ACK，进入 TIME-WAIT 状态
CLOSING	CLOSING状态表明设备已经接收到了对方的 FIN，自己也回应了 ACK，还需等待接收对方回应自己 FIN 的 ACK	接收到回应 FIN 的 ACK：设备接收到对方回应自己 FIN 的 ACK，进入 TIME-WAIT 状态
TIME-WAIT	设备处于 TIME-WAIT 状态表明设备收到了对方的 FIN，并且回应了 ACK，设备发送了 FIN，也收到了对方回应的 ACK。此时可以关闭连接。不过我们还是要倒计一段时间再关闭，防止影响连接端接收这边发送过去的 ACK。也防止和新连接产生冲突	倒计时间到：设计的定时时间耗尽后，连接关闭，进入 CLOSED 状态