保持TCP连接打开的数据开销及相关机制咨询

TCP协议栈是否存在连接超时断开机制？ #

TCP协议本身没有针对空闲连接的强制超时断开规则。
协议栈内置的超时机制只作用于有数据传输的场景：比如发送数据包后没收到对端ACK时，会触发重传计时器，多次重传失败才会判定连接不可用、释放连接资源。如果连接处于完全空闲、没有任何待发/待确认数据的状态，只要两端主机不主动发送FIN（正常关闭）或RST（异常重置）报文，操作系统会一直会在内存中保留这条连接的状态条目，不会因为长时间没有数据传输就主动断开。

netcat程序或操作系统是否会主动发送数据包以维持连接处于打开状态？ #

默认配置下两者都不会主动发保活包：

• 标准版本的netcat（包括传统GNU版、OpenBSD版）没有内置应用层心跳逻辑，只要没有上层输入的数据要发送，它不会主动触发任何网络发包操作。
• 操作系统的TCP Keepalive（保活探测）功能默认是关闭的，需要应用程序在创建socket时主动调用setsockopt开启SO_KEEPALIVE选项才会生效，netcat默认不会配置这个参数，因此系统不会为这条连接主动发送探测报文。
  只有手动为socket开启Keepalive，或者netcat使用了带自定义心跳的第三方修改版本时，才会在空闲阶段主动发包维持连接。

无上层业务数据交互时，维持该TCP连接总共会产生多少数据传输量？ #

默认配置（未开启TCP Keepalive、无应用层心跳、中间网络设备无额外干预）下，维持连接产生的流量为0。
很多人会误以为TCP连接像专线一样需要持续发包“占住链路”，实际上TCP连接本质是两端操作系统内核中各自维护的一条状态记录，不需要任何周期性的数据包交互就能保持状态。
要注意的是：如果链路中间存在NAT网关、状态防火墙这类设备，这类设备通常会配置空闲会话老化时间（比如家用路由器常见的UDP会话老化2分钟、TCP会话老化30分钟到2小时不等），长时间无流量的会话会被中间设备清除，此时两端主机依然认为连接是打开的，直到下次发送数据时才会发现连接已经不通，但这个老化过程本身不会在两端主机之间产生任何额外流量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bob5421