状态转移图

状态分析

客户端

• CLOSED
  初始状态
  1. 调用connect将发起主动打开，发送SYN J到服务端，进入SYN_SENT状态。
• SYN_SENT
  客户端已经发送SYN报文
  1. 接收到服务端发回的ACK J+1，以及SYN K，并且发回ACK K+1进入ESTABLISHED状态.此时表明连已经建立了。
  2. 主动调用close或者超时将回到CLOSED状态。
• ESTABLISHED
  连接已经建立，可以进行数据传输
  1. 主动调用close，发送FIN到服务端，进入FIN_WAIT_1状态。
• FIN_WAIT_1
  主动调用了close，发送FIN到服务端，等待服务端应答。
  1. 接收服务端应答的ACK，进入FIN_WAIT_2状态。
  2. 接收到服务端调用close发来的SYN，ACK并回反ACK进入TIME_WAIT状态。
  3. 接受到了服务端发来的FIN，并应答ACK，进入CLOSING状态。这种状态比较少见，一般只有双方同时close时才有可能出现。
• FIN_WAIT_2
  等待服务端close。
  1. 接收服务端FIN，应答ACK，进入TIME_WAIT状态。
• CLOSING
  应答了服务端的FIN，等待服务端的应答。
  1. 接收服务端的ACK，进入TIME_WAIT状态。
• TIME_WAIT
  1. 等待2MSL后，回到CLOSED状态。

服务端

• CLOSED
  初始状态
  1. 调用accept进入监听状态。
• LISTEN
  监听状态，等待客户的连接。
  1. 接收SYN，发送ACK，以及SYN，进入SYN_RCVD状态。
• SYN_RCVD
  等待客户的ACK。
  1. 接收ACK,进入ESTABLISHED状态。
• ESTABLISHED
  数据传输状态。
  1. 接受客户close发送的FIN，并应答ACK，进入CLOSE_WAIT状态。
• CLOSE_WAIT
  准备调用close。
  1. 调用close，发送FIN到客户端，进入LAST_ACK状态。
• LAST_ACK
  等待客户端的ACK。
  1. 接收客户端的ACK，回到CLOSED状态。

关于TIME_WAIT状态存在的原因

1. 实现TCP全双工连接的终止。当客户主动中断连接时，根据TCP协议，客户必须接收服务器的FIN信息并给予ACK应答。因此客户需要维护状态信息，以便能回复ACK。如果过程中ACK丢失，它必须能够重传，否则将会产生错误。而处于TIME_WAIT状态没有关闭可以实现。

2. 允许老的重复分节在网络中消失。如果一个TCP连接关闭，过了一会又在相同的IP和端口建立新的连接。TCP需要防止之前连接没有传完的数据在新的连接出现。而如果连接处于TIME_WAIT状态，就不会给这个相同IP和端口建立新的连接。之前没有传完的数据将会在TIME_WAIT结束前在网络中消失，因为TIME_WAIT的持续时间是数据的生存时间MSL的两倍。

参考：

http://blog.csdn.net/xvjixiang/article/details/26811717
http://www.cnblogs.com/lenolix/articles/3762575.html