TCP系列04—连接管理—3、TCP连接的半打开和半关闭
在前面部分我们我们分别介绍了三次握手、四次挥手、同时打开和同时关闭,TCP连接还有两种场景分别是半打开(Half-Open)连接和半关闭(Half-Close)连接。TCP是一个全双工(Full-Duplex)协议,因此这里的半连接"半"字就是相对于全双工的"全"来说的。
一、半开连接
从协议定义的角度来说,TCP的半开连接是指TCP连接的一端异常崩溃,或者在未通知对端的情况下关闭连接,这种情况下不可以正常收发数据,否则会产生RST(后面内容我们在介绍RST)。比如一个常见的情况是TCP连接的一端异常断电,就会导致TCP的半开连接。如果没有数据传输,对端就不会知道本端的异常而一直处于ESTABLISHED状态(TCP有存活检测机制,后面内容我们会进行介绍)。
另外从linux实现的角度来说,因为linux内部有个半连接队列,TCP半开连接是指发送了TCP连接请求,等待对方应答的状态,此时连接并没有完全建立起来,双方还无法进行通信交互的状态,此时就称为半连接。由于一个完整的TCP连接需要经过三次握手才能完成,这里把三次握手之前的连接都称之为半连接。
二、半关连接
TCP的半关连接是指TCP连接只有一方发送了FIN,另一方没有发出FIN包,仍然可以在一个方向上正常发送数据。这种场景并不常见,一般来说Berkeley sockets API调用shutdown()接口时候就会进入半关闭状态(调用常规的close()一般是期待完整的双向关闭这个TCP连接),shutdown()接口相当指示程序,本端已经没有数据待发送,所以我发送一个FIN到对端,但是我仍然想要从对端接收数据,直到对端发送一个FIN指示关闭连接为止。如下图所示,在红色背景文本框标注的数据传输场景下就是TCP的半关连接
三、wireshrk抓包示例
首先注意半开连接是不能正常传输数据的,而半关连接是可以在其中的一个方向上传输数据的。下面简单附一下wireshark的抓包图示,限于篇幅仅作简要介绍,详细请参考对应的wireshark抓包文件
1.TCP半开
通过单台笔记本的双无线网卡测试tcp连接的半开,步骤如下
server绑定网卡A的地址
client绑定网卡B的地址并连接server 对应截图中的No 1--No 3包
client发送"hello"消息 对应截图中的No 4包
server正常接收到后"hello"消息后 拔掉网卡A
kill掉server进程 使server的FIN消息不能发送到client
插上网卡A 注意在路由器中绑定IP地址和MAC地址,使得网卡A的地址和之前是一致的,此时client和server即处于半开连接状态
client向server发送"world"消息 对应截图中的No 6包
server回复rst消息
2.TCP半关
正常建立连接后,client首先发送"hello"消息给server,然后server发送FIN给client,关闭了server到client方向的数据传输,但是client仍然可以向server传输数据,此时client和server之间的连接即处于半关连接的状态,接下来client向server发送"world"消息,然后发送FIN给server关闭client到server方向的数据传输。
补充说明:
1.目前linux最新的实现已经没有半连接队列了,连接请求的pseudo sock已经插入ehash(e代表establish,ehash即已连接hash队列)中了 详情https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/net/ipv4/?id=079096f103faca2dd87342cca6f23d4b34da8871&context=3&ignorews=0&dt=1
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