1. Overview

아래 애니메이션은 서로 연결된 A와 B의 TCP Connection 종료 과정을 단계별로 보여준다.

TCP Connection 종료 과정 애니메이션



2. Descriptions

서로 연결된 A와 B의 TCP Connection 종료 과정에 대한 간략한 설명

A : A측 TCP stack / OS kernel 관점의 상태

A.app: A측 application


B : B측 TCP stack / OS kernel 관점의 상태

B.app: B측 application


2.1 A.app.close

A측 app에서 socket 연결 종료를 명시적으로 호출하면,

A측 은 B측에게 종료를 원한다는 FIN 을 전송하고,

A측 은 FIN_WAIT_1 이 된다.

A.ESTABLISHED -> A.FIN_WAIT_1



2.2 B측의 자동 응답

B측은 A측으로부터 FIN을 수신하면 Kernel이 ACK를 자동 전송한다.

동시에 B.app에는 EOF(read=0)가 전달된다.

이때 애플리케이션은 read() 결과를 통해 연결 종료를 인지하며,

언어/구현에 따라 EOFException 또는 read=0 형태로 표현될 수 있다.

B.ESTABLISHED -> B.CLOSE_WAIT



2.3 A측에서 B.ACK 수신

A가 보낸 FIN에 대해 B가 ACK를 보냈으므로,

A는 자신의 종료 요청이 정상적으로 전달되었음을 확인하고

이후 B의 FIN을 기다리는 상태가 된다.

A.FIN_WAIT_1 -> A.FIN_WAIT_2



2.4 B.app.close

B측 App 또한 close를 호출하고 A측에게 FIN을 보낸다.

B.CLOSE_WAIT -> B.LAST_ACK



2.5 A측에서 B.FIN 수신

‘A측 또한 B측에서 종료 수순에 들어갔다는 사실을 알게 되었다.’

B.FIN을 잘 받았다고 마지막 ACK를 보낸다.

A.FIN_WAIT_2 -> A.TIME_WAIT



2.6 B측에서 마지막 ACK 수신

B.LAST_ACK -> CLOSED



2.7 기타

(1) “2.2” 단계에서의 B측 Application의 역할과 책임

2번 단계에서 B application은 A 측의 종료 진행(FIN 수신)을 인지하게 된다.

이때 B측 Kernel은 자동으로 ACK를 전송하며,

동시에 B.app에는 EOF(read=0)가 전달된다.


B application은 이를 통해 상대방이 더 이상 데이터를 보내지 않음을 인지하고,

자신이 추가로 보낼 데이터가 있는지 확인한 후,

적절한 시점에 B.app.close()를 명시적으로 호출해야 한다.


만약 B.app이 close()를 호출하지 않고

예외를 삼키거나 로직이 종료되어 버리면, B측은 CLOSE_WAIT 상태에 머무르게 되고, A측은 FIN_WAIT_2 상태에서 B의 종료(FIN)를 계속 기다리게 된다.


바로 위의 내용을 다시 정리하면,

TCP 연결 종료는 단순히 한쪽에서 close()를 호출한다고 즉시 완료되는 것이 아니라,

양측 애플리케이션이 각각 자신의 종료 책임을 수행해야 정상적으로 마무리된다.


특히 한쪽이 FIN을 수신한 뒤에도 애플리케이션이 적절한 시점에 close()를 호출하지 않으면,

수신 측은 CLOSE_WAIT, 송신 측은 FIN_WAIT_2 상태에 장시간 머무를 수 있으며,

이는 대표적인 애플리케이션 종료 처리 버그 패턴이다.



(2) A측이 TIME_WAIT으로 머무는 이유

TCP 연결 종료 과정에서 마지막 ACK의 신뢰성을 보장하기 위함이다.

TCP에서는 FIN을 전송한 측이 해당 FIN에 대한 ACK을 수신하지 못하면

RTO에 따라 FIN을 재전송한다.


특히 2.5 단계에서 A는 B의 FIN을 수신한 뒤 마지막 ACK을 전송하고

TIME_WAIT 상태에 진입한다.


이때 만약 해당 ACK이 유실되면,

B는 자신의 FIN에 대한 ACK을 받지 못했기 때문에 FIN을 재전송하게 되고,

TIME_WAIT 상태에 있는 A는 이를 수신하여 다시 ACK을 전송한다.


이와 같이 TIME_WAIT 상태는 마지막 ACK 유실 상황에서도

연결 종료가 정상적으로 완료되도록 보장하는 역할을 한다.



3. References

없음