主机(客户端)与服务器之间连接的生命周期主要包括三个阶段:建立、数据交换和终止。这个过程最常与基于 TCP 的通信相关联,TCP 可确保可靠的数据传输。每个阶段都使用特定的协议和机制来管理连接状态、处理错误并保证有序通信。理解这些步骤有助于开发者调试网络问题、优化性能和设计健壮的系统。
连接的建立始于三次握手。客户端向服务器发送一个 SYN (同步) 数据包,指定端口(例如 HTTP 的 80 端口)和初始序列号。服务器回复一个 SYN-ACK (同步-确认) 数据包,确认客户端的请求并提供其自身的序列号。客户端回复一个 ACK (确认) 数据包来完成连接。例如,当浏览器连接到 Web 服务器时,这种握手确保双方在数据流开始之前就通信参数达成一致。如果服务器没有在请求的端口上监听,它会发送一个 RST (重置) 数据包来中止过程。
在数据交换阶段,客户端和服务器以段为单位传输信息。每个段都包含序列号以跟踪顺序以及确认号以确认接收。TCP 的滑动窗口等流量控制机制可防止发送方压垮接收方。例如,当用户在网站上提交表单时,浏览器会发送一个 HTTP POST 请求,服务器则以 200 OK 状态和 HTML 内容进行响应。错误,如丢包,会在超时后触发重传。持久连接(HTTP Keep-Alive)允许在单个连接上发送多个请求,从而减少图片或脚本等资源的开销。
终止阶段干净地关闭连接。任何一方都可以通过发送一个 FIN (结束) 数据包来发起终止。接收方用 ACK 确认,然后发送其自身的 FIN。原始发送方回复最后一个 ACK,从而关闭连接。例如,当用户关闭浏览器标签页时,客户端会向服务器发送 FIN。如果一方崩溃,操作系统 (OS) 可能会发送 RST 强制关闭。开发者必须通过实现超时和重试逻辑来处理突然的终止(例如网络故障)。像 Wireshark 或 netstat
这样的监控工具可帮助检查连接状态 (LISTEN, ESTABLISHED, TIME_WAIT) 以诊断连接泄漏或挂起问题。