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  • TCP三次握手四次挥手详解

    首先我们需要知道,tcp/ip协议并不是一个协议,而是一个协议族,里面包好tcp,udp,ip等协议,tcp/ip网络协议栈包括应用层,传输层,网络层和链路层。

    tcp协议是一中面向连接的,可靠的传输层协议。连接过程就像打电话的过程。现在简要介绍其三次握手的过程:

    第一次握手:客户A向客户B发送一个连接请求,在这个包中,syn=1,seq=x,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;对应客户端的connect函数(Linux)。

    第二次握手:客户B接受到了A发送的包,然后发送一个包进行确认,该包中syn=1,ack=1,ack_seq=x+1,seq=y;此时服务器进入SYN_RECV状态;对应服务器端的accept函数。

    第三次握手:客户A收到了B发送的包,也发送一个确认包,该包中ack=1.ack_seq=y+1,seq=x+1;客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。对应客户端的connect函数。

    图解如下:

    关于四次挥手的图解如下

    解释:

    第一次挥手:当客户A要断开Tcp连接时,发送一个包,其中fin=1,ack=1,seq=x,ack_seq=x;

    第二次挥手:客户B知道A要断开后,发送一个确认包,其中ack=1,seq=y,ack_seq=x+1;

    第三次挥手:客户B也断开Tcp连接,此时发送一个包,其中,fin=1,seq=y+1,

    第四次挥手:客户A收到B的断开请求后,发送一个确认包:ack=1,seq=x+1,ack_seq=y+2;

    问题汇总

            1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

                  这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。

                  但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送,未必所有的数据都全部发送给对方,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

             2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL(max segment lifetime)后才能返回到CLOSED状态?

                   这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);

                   但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文

             3.   什么是2MSL

                   MSL是Maximum Segment Lifetime,译为“报文最大生存时间”,他是任何报文在网络上存在的最长时间,超过这个时间报文将被丢弃。

                   因为TCP报文(segment)是IP数据报(datagram)的数据部分,而IP头中有一个TTL域,TTL是time to live的缩写,中文可以译为“生存时间”,这个生存时间是由源主机设置初始值但不是存的具体时间,而是存储了一个IP数据报可以经过的最大路由数,每经过一个处理他的路由器此值就减1,当此值为0则数据报将被丢弃,同时发送ICMP报文通知源主机。

                   RFC 793中规定MSL为2分钟,实际应用中常用的是30秒,1分钟和2分钟等

                   2MSL即两倍的MSL,TCP的TIME_WAIT状态也称为2MSL等待状态,当TCP的一端发起主动关闭,在发出最后一个ACK包后,即第3次握手完成后发送了第四次握手的ACK包后就进入了TIME_WAIT状态,必须在此状态上停留两倍的MSL时间。

                  等待2MSL时间主要目的是怕最后一个ACK包对方没收到,那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包,主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。

                 在TIME_WAIT状态时两端的端口不能使用,要等到2MSL时间结束才可继续使用。

                 当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。不过在实际应用中可以通过设置SO_REUSEADDR选项达到不必等待2MSL时间结束再使用此端口。

                 TTL与MSL是有关系的但不是简单的相等的关系,MSL要大于等于TTL。

              4   SYN攻击

                   在三次握手过程中,服务器【发送SYN-ACK之后,收到客户端的ACK之前】的TCP连接称为半连接(half-open connect)。此时服务器处于SYN_RECV状态

                                                       当收到ACK后,服务器转入ESTABLISHED状态.

                  SYN攻击就是:攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址,向服务器不断地发送SYN包,服务器回复ACK确认包,并等待客户的确认从而建立连接。

                                              由于源地址是不存在的,不会再发送ACK确认包,所以服务器需要不断的重发直至超时,这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列,正常的SYN请求被丢弃,目标系统运行缓慢,严重者引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

                  SYN攻击是一个典型的DDOS攻击。检测SYN攻击非常的方便,当你在服务器上看到大量的半连接状态时,特别是源IP地址是随机的,基本上可以断定这是一次SYN攻击.在Linux下可以如下命令检测是否被Syn攻击

                  netstat  -n  -p  TCP | grep SYN_RECV

                   一般较新的TCP/IP协议栈都对这一过程进行修正来防范Syn攻击,修改tcp协议实现。主要方法有SynAttackProtect保护机制、SYN cookies技术、增加最大半连接和缩短超时时间等。
    但是不能完全防范syn攻击。

     

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