在闡述TCP連接建立和終止的原理時(shí)，課本使用了Telnet的diacard服務(wù)。這里對Telnet作一個(gè)簡(jiǎn)短回顧。
Telnet協(xié)議允許用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )登錄遠程的計算機系統。這里所指的計算機系統不僅僅是基于Unix的，只要支持Telnet協(xié)議的系統都可登錄。登錄通常需要賬號，但有些遠程主機允許無(wú)賬號登錄。連接一經(jīng)建立，你在終端的任何按鍵都將傳遞給遠程主機。Telnet服務(wù)的Well-known端口號是23。
telnet命令：
telnet [options] [host [port]]
host可以是主機域名或者是IP地址
常用的兩個(gè)選項 -a 嘗試自動(dòng)登錄
-l 指定登錄用戶(hù)
telnet客戶(hù)端有兩種操作模式：輸入模式（input mode）和命令模式（command mode）。不帶參數直接執行telnet，終端顯示“telnet>”提示符，這就是命令模式。在與服務(wù)器建立連接之后就進(jìn)入輸入模式。除了^]，其他任何輸入模式數據都將通過(guò)服務(wù)器telnet進(jìn)程傳輸給服務(wù)器用作執行命令。”^]”是telnet的escape字符：從輸入模式退出到命令模式(用Ctrl+]按鍵)。
幾個(gè)telnet命令：
？或help 顯示telnet命令列表
close或quit 關(guān)閉telnet連接
z 掛起telnet會(huì )話(huà)，返回本地主機，用fg重啟telnet
09:33:11.723111 IP 192.168.1.100.43136 > 210.32.0.10.telnet: S 470329474:470329474(0) win 5840 <mss 1460,sackOK,timestamp 1366083 0,nop,wscale 2>
09:33:11.723111 時(shí)間，精確到1微秒
IP 192.168.1.100.43136 > 210.32.0.10.telnet:S源IP.端口號>目標IP.端口號:標志
470329474:470329474(0) 順序號：隱含結尾順序號（數據長(cháng)度）。其中隱含的結尾順序號出現在兩種情況下：1）TCP段中包含數據字段；2）SYN,FIN或RST至少有一個(gè)打開(kāi)
win 5840 窗口大小5840字節（注若每次都要顯示絕對數序號，需要在tcpdump后加參數-S，否則后續的顯示相對順序號）
mss 1460 最大段大小 1460字節
（后面字段再補充）
1.請求端（通常稱(chēng)為客戶(hù)端，client）發(fā)出一個(gè)SYN段，該段中指明了它希望連接服務(wù)器的端口號，以及它自己的ISN；
2.服務(wù)器用它自己的SYN段響應客戶(hù)端請求，也指明了它的ISN。同時(shí)，服務(wù)器用客戶(hù)端的ISN+1確認收到客戶(hù)端SYN；
3.客戶(hù)端用服務(wù)器ISN+1確認收到服務(wù)器的SYN。
這通常稱(chēng)為三步握手（three-way handshake）
我們說(shuō)發(fā)出第一個(gè)SYN的那端執行active open，而接收這個(gè)SYN，發(fā)出另一個(gè)SYN的那端執行passive open。
TCP連接終止
由于TCP提供全雙工的服務(wù)，每個(gè)方向的數據流獨立傳輸，因此需要對每個(gè)方向的傳輸進(jìn)行單獨關(guān)閉，這通常引起所謂的TCP半關(guān)閉(half-close)。原則是每一端在發(fā)送完數據后向另一端發(fā)出FIN。當TCP收到一個(gè)FIN后，它就通知應用程序這個(gè)方向的數據流已經(jīng)結束。圖
連接通常由客戶(hù)端發(fā)起。但兩端都可以主動(dòng)關(guān)閉（active close）它，一般是由客戶(hù)端來(lái)決定中止連接，因為它受用戶(hù)交互。
與前文類(lèi)似，稱(chēng)發(fā)出第一個(gè)FIN的那端執行active close，而另一端執行passive close。
在連接建立時(shí)可能超時(shí)，需要在若干時(shí)間后重試。
最大段大?。?span lang="EN-US">MSS）是TCP可以發(fā)送出去的最大數據塊（chunk of data）。在連接建立時(shí)，每一端通告它的MSS。如果一端沒(méi)有收到另一端的MSS通告，那么數據塊大小將默認為536字節，IP數據報就是576字節（加20字節的IP頭和20字節的TCP頭）。
一般的，MSS越大越好，但要考慮分段（fragmentation）的因素。為避免分段，連接雙方往往不發(fā)送超過(guò)較小MSS的數據塊。但如果中間網(wǎng)絡(luò )的MSS小于連接兩端較小的MSS，比如兩端MSS都是536，而中間網(wǎng)絡(luò )的MSS是296,就將會(huì )發(fā)生分段，具體后續學(xué)習。
半關(guān)閉狀態(tài)：連接一端停止了輸出，但仍可以從另一端接收數據。
TCP狀態(tài)遷移圖
在ESTABLISHED狀態(tài)，雙方已經(jīng)建立了連接，可以雙向地進(jìn)行數據傳輸。CLOSED實(shí)際上不是一個(gè)狀態(tài)，這里假想它是狀態(tài)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
如果狀態(tài)SYN_RCVD是從LISTEN遷移過(guò)來(lái)的，那么它在收到RST（重置連接）后可以從SYN_RCVD返回到LISTEN；如果是從SYN_SENT遷移過(guò)來(lái)的，則不可再遷移到LISTEN狀態(tài)。也就是說(shuō)，我們執行被動(dòng)打開(kāi)（進(jìn)入LISTEN狀態(tài)），接收到一個(gè)SYN，并發(fā)送對它的ACK和另一個(gè)SYN，即進(jìn)入SYN_RCVD狀態(tài)。這時(shí)如果收到ACK，將進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)；但要是收到RST，則又回到LISTEN狀態(tài)，等待新的連接請求的到來(lái)。
TIME_WAIT狀態(tài)也稱(chēng)為2MSL等待狀態(tài)。在TCP實(shí)現中，必須給段最大生存時(shí)間（maximum segment lifetime ,MSL）指定一個(gè)值。這是TCP段在網(wǎng)絡(luò )中存在而不被丟棄的最大時(shí)間量。但由于TCP段是封裝在IP數據報中的，因此MSL又受TTL（IP數據報的存活時(shí)間）限制。在實(shí)際中TTL是基于跳（hop）的數目，而非計時(shí)器。
給MSL設置值的原則：TCP執行一個(gè)主動(dòng)關(guān)閉，當它發(fā)送最后一個(gè)ACK后，連接必須在TIME_WAIT狀態(tài)停留2倍MSL時(shí)間。這是為了在最后一個(gè)ACK丟失的情況下對其重發(fā)。處在TIME_WAIT狀態(tài)的另一個(gè)影響是：在此連接中定義的socket對不能被重用，重用只能在2MSL狀態(tài)結束以后。具體實(shí)例見(jiàn)課本P243-245。
當連接處于2MSL狀態(tài)時(shí)，它的任何延遲的TCP段都將被丟棄。連接由socket對來(lái)定義，我們稱(chēng)一個(gè)連接的新的實(shí)例(instance)為該連接的一個(gè)化身(incarnation)。由于在2MSL狀態(tài)時(shí)定義一個(gè)連接的socket對不能被重用，因此該連接前一個(gè)化身的TCP段是不會(huì )被后一個(gè)化身曲解（misinterprete）的。
通常是客戶(hù)端執行主動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，服務(wù)器執行被動(dòng)關(guān)閉，不會(huì )進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)。言下之意就是如果我們終止一個(gè)客戶(hù)端，并立即重啟一個(gè)相同客戶(hù)端，那么新的客戶(hù)端將不能使用相同的本地端口號。但這不成問(wèn)題，因為客戶(hù)端使用短暫的（ephemeral）端口，我們并不關(guān)心使用的本地端口號是多少。
但這對于服務(wù)器來(lái)說(shuō)就不同了，因為服務(wù)器使用well-known端口號，比如telnet的23。如果我們終止一臺已經(jīng)建立連接的服務(wù)器，并立即重啟，那么服務(wù)器將不能立即使用它的well-known端口號，因為這個(gè)端口號還是處在2MSL狀態(tài)的連接的一部分。
考慮一種情況：主機有端口號處于2MSL狀態(tài)，但它卻在MSL時(shí)間內崩潰并重啟，而且重啟后使用崩潰前處于2MSL狀態(tài)的端口號建立了新的連接，此時(shí)主機崩潰前連接的延遲TCP段就會(huì )被當前新的連接誤用。為避免這種情況發(fā)生，RFC793規定在重啟后的MSL時(shí)間內不應該建立新的連接，這稱(chēng)為quiet time。
一般來(lái)說(shuō)，當一個(gè)到達的TCP段對于某個(gè)指定連接（referenced connection）不正確時(shí)，就需要發(fā)出一個(gè)重置段（reset segment）。
發(fā)出重置段的一個(gè)通常情況是：有連接請求到達，但卻沒(méi)有進(jìn)程正在目標端口監聽(tīng)。比如telnet遠程主機時(shí)指定一個(gè)不在使用的端口號，遠程主機將發(fā)回一個(gè)重置段?？凑n本上列出的兩個(gè)包：
0.0 bsdi.1087 > svr4.20000: S 297416193:297416193(0) win 4096 <mss 1024> [tos 0x10]
0.003771 (0.0038) svr4.20000 > bsdi.1087: R 0:0(0) ack 297416194 win 0
由于svr4收到的TCP段沒(méi)有打開(kāi)ACK，因此重置段的順序號是0。盡管收到的TCP段不帶實(shí)際數據，但由于SYN位在邏輯上占用了順序號空間的一個(gè)字節，所以本例中重置段的應答號是ISN+數據長(cháng)度（為0）+1，即297416194。
TCP連接的正常終止的情況:一端在所有排隊數據發(fā)出后才發(fā)送一個(gè)FIN來(lái)終止連接，這也叫做有序釋放（orderly release）。但有的時(shí)候可能用一個(gè)RST代替FIN來(lái)異常終止（abort）某個(gè)連接，有時(shí)也稱(chēng)之為異常釋放（abortive release）。
異常釋放帶給了應用程序兩個(gè)特征：1）任何在排隊的數據都被丟棄（throw away）,并立即發(fā)出重置段；2）重置段的接受者能夠區分對方是異常，而非正常關(guān)閉。應用程序使用的API必須提供產(chǎn)生異常而非正常關(guān)閉的方法。示例見(jiàn)P247-248。
TCP連接的半打開(kāi)（half-open）狀態(tài)：一端已經(jīng)關(guān)閉或者異常終止，卻沒(méi)有把這些通知給另一端。任何一端的主機崩潰（crash）都可能產(chǎn)生半打開(kāi)狀態(tài)。只要不打算在半打開(kāi)的TCP連接上傳輸數據，仍處于連接狀態(tài)的那一端就不會(huì )去檢查另一端已經(jīng)崩潰。
一種通常情況是連接的客戶(hù)端掉電（power off），而服務(wù)器卻不知道這個(gè)客戶(hù)端已經(jīng)消失。當客戶(hù)端重啟時(shí)將新建與服務(wù)器連接，這樣就導致了服務(wù)器上很多的半打開(kāi)TCP連接。
實(shí)踐示例見(jiàn)P249。
兩端的應用程序同時(shí)向對方執行主動(dòng)打開(kāi)的情況是可能的，盡管發(fā)生的概率很小，這稱(chēng)為同時(shí)打開(kāi)（simultaneous open）。
TCP對同時(shí)打開(kāi)進(jìn)行了針對性的設計，遵守的原則是同時(shí)打開(kāi)只建立一個(gè)連接，而非兩個(gè)。
圖：同時(shí)打開(kāi)時(shí)的TCP段交換
同樣地，連接兩端同時(shí)執行主動(dòng)關(guān)閉的情況稱(chēng)為同時(shí)關(guān)閉（simultaneous close）。同時(shí)關(guān)閉時(shí)TCP段交換的圖見(jiàn)下：
TCP選項和TCP服務(wù)器設計（略）。
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