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Java：吊打面试官！近 40 张图解被问千百遍的 TCP 三次握手和四次挥手面试题( 八 )

  • 服务器收到客户端的 FIN 报文时 ， 先回一个 ACK 应答报文 ， 而服务端可能还有数据需要处理和发送 ， 等服务端不再发送数据时 ， 才发送 FIN 报文给客户端来表示同意现在关闭连接 。
    • 从上面过程可知 ， 服务端通常需要等待完成数据的发送和处理 ， 所以服务端的 ACK 和 FIN 一般都会分开发送 ， 从而比三次握手导致多了一次 。
    为什么 TIME_WAIT 等待的时间是 2MSL？
    MSL 是 Maximum Segment Lifetime ， 报文最大生存时间 ， 它是任何报文在网络上存在的最长时间 ， 超过这个时间报文将被丢弃 。 因为 TCP 报文基于是 IP 协议的 ， 而 IP 头中有一个 TTL 字段 ， 是 IP 数据报可以经过的最大路由数 ， 每经过一个处理他的路由器此值就减 1 ， 当此值为 0 则数据报将被丢弃 ， 同时发送 ICMP 报文通知源主机 。
    MSL 与 TTL 的区别：MSL 的单位是时间 ， 而 TTL 是经过路由跳数 。 所以 MSL 应该要大于等于 TTL 消耗为 0 的时间 ， 以确保报文已被自然消亡 。
    TIME_WAIT 等待 2 倍的 MSL ， 比较合理的解释是：网络中可能存在来自发送方的数据包 ， 当这些发送方的数据包被接收方处理后又会向对方发送响应 ， 所以一来一回需要等待 2 倍的时间 。
    比如 ， 如果被动关闭方没有收到断开连接的最后的 ACK 报文 ， 就会触发超时重发 Fin 报文 ， 另一方接收到 FIN 后 ， 会重发 ACK 给被动关闭方 ，一来一去正好 2 个 MSL 。
    2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的 。 如果在 TIME-WAIT 时间内 ， 因为客户端的 ACK 没有传输到服务端 ， 客户端又接收到了服务端重发的 FIN 报文 ， 那么 2MSL 时间将重新计时 。
    在 Linux 系统里 2MSL 默认是 60 秒 ， 那么一个 MSL 也就是 30 秒 。 Linux 系统停留在 TIME_WAIT 的时间为固定的 60 秒 。
    其定义在 Linux 内核代码里的名称为 TCP_TIMEWAIT_LEN：
    #define TCP_TIMEWAIT_LEN (60*HZ) /* how long to wait to destroy TIME-WAIT state, about 60 seconds */
    如果要修改 TIME_WAIT 的时间长度 ， 只能修改 Linux 内核代码里 TCP_TIMEWAIT_LEN 的值 ， 并重新编译 Linux 内核 。
    为什么需要 TIME_WAIT 状态？
    主动发起关闭连接的一方 ， 才会有 TIME-WAIT 状态 。
    需要 TIME-WAIT 状态 ， 主要是两个原因：
    • 防止具有相同「四元组」的「旧」数据包被收到；
    • 保证「被动关闭连接」的一方能被正确的关闭 ， 即保证最后的 ACK 能让被动关闭方接收 ， 从而帮助其正常关闭；
    原因一：防止旧连接的数据包
    假设 TIME-WAIT 没有等待时间或时间过短 ， 被延迟的数据包抵达后会发生什么呢？
    Java：吊打面试官！近 40 张图解被问千百遍的 TCP 三次握手和四次挥手面试题
    本文插图
    接收到历史数据的异常
    • 如上图黄色框框服务端在关闭连接之前发送的 SEQ = 301 报文 ， 被网络延迟了 。
    • 这时有相同端口的 TCP 连接被复用后 ， 被延迟的 SEQ = 301 抵达了客户端 ， 那么客户端是有可能正常接收这个过期的报文 ， 这就会产生数据错乱等严重的问题 。
    所以 ， TCP 就设计出了这么一个机制 ， 经过 2MSL 这个时间 ， 足以让两个方向上的数据包都被丢弃 ， 使得原来连接的数据包在网络中都自然消失 ， 再出现的数据包一定都是新建立连接所产生的 。
    原因二：保证连接正确关闭
    在 RFC 793 指出 TIME-WAIT 另一个重要的作用是：
    TIME-WAIT - represents waiting for enough time to pass to be sure the remote TCP received the acknowledgment of its connection termination request.


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