TCP協(xié)議的三次握手和四次揮手

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博客分類:

TCP/IP協(xié)議三次握手與四次握手流程解析

**Http協(xié)議三次握手過程 **

簡述Socket巩检,IP,TCP三次握手,HTTP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議的三次握手及實(shí)現(xiàn)原理

SYN Flood攻擊與防御方法

搞定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面試,看這篇就夠了

  • 二 TCP三次握手和四次揮手(面試承薜担客)

  • 為什么要三次握手磨确?

  • 為什么要傳回SYN(發(fā)起一個新鏈接)虑鼎?

  • 傳了SYN,為啥還要傳ACK(確認(rèn)序號有效)偎巢?

  • 為什么要四次揮手拟糕?

三次握手:

客戶端–發(fā)送帶有SYN標(biāo)志的數(shù)據(jù)包–一次握手–服務(wù)端

服務(wù)端–發(fā)送帶有SYN/ACK標(biāo)志的數(shù)據(jù)包–二次握手–客戶端

客戶端–發(fā)送帶有帶有ACK標(biāo)志的數(shù)據(jù)包–三次握手–服務(wù)端

為什么要三次握手累提?

三次握手最主要的目的就是【雙方確認(rèn)自己與對方的發(fā)送與接收是正常的】尘喝。

第一次握手:Client什么都不能確認(rèn);Server確認(rèn)了對方發(fā)送正常

第二次握手:Client確認(rèn)了:自己發(fā)送斋陪、接收正常朽褪,對方發(fā)送、接收正常鳍贾;Server確認(rèn)了:自己接收正常鞍匾,對方發(fā)送正常

第三次握手:Client確認(rèn)了:自己發(fā)送交洗、接收正常骑科,對方發(fā)送、接收正常构拳;Server確認(rèn)了:自己發(fā)送咆爽、接收正常,對方發(fā)送接收正常

所以三次握手就能確認(rèn)雙發(fā)收發(fā)功能都正常置森,缺一不可斗埂。

為什么要傳回syn?

接收端傳回發(fā)送端所發(fā)送的SYN是【為了告訴發(fā)送端凫海,我接收到的信息確實(shí)就是你所發(fā)送的信號了】呛凶。

傳了SYN,為啥還要傳ACK?

雙方通信無誤必須是兩者互相發(fā)送信息都無誤行贪⊙。【傳了SYN模闲,證明發(fā)送方到接收方的通道沒有問題】,【但是接收方到發(fā)送方的通道還需要ACK信號來進(jìn)行驗(yàn)證】崭捍。

一尸折、TCP報(bào)文格式

TCP報(bào)文格式圖:

TCP協(xié)議的三次握手和四次揮手

上圖中有幾個字段需要重點(diǎn)介紹下:

(1)序號:Seq序號,占32位殷蛇,用來標(biāo)識從TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流实夹,發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時對此進(jìn)行標(biāo)記。

(2)確認(rèn)序號:Ack序號粒梦,占32位亮航,只有ACK標(biāo)志位為1時,確認(rèn)序號字段才有效匀们,Ack=Seq+1塞赂。

(3)標(biāo)志位:共6個,即URG昼蛀、ACK宴猾、PSH、RST叼旋、SYN仇哆、FIN等,具體含義如下:

(A)URG:緊急指針(urgent pointer)有效夫植。

(B)ACK:確認(rèn)序號有效讹剔。

(C)PSH:接收方應(yīng)該盡快將這個報(bào)文交給應(yīng)用層。

(D)RST:重置連接详民。

(E)SYN:發(fā)起一個新連接延欠。

(F)FIN:釋放一個連接。

需要注意的是:

(A)不要將確認(rèn)序號Ack與標(biāo)志位中的ACK搞混了沈跨。

(B)確認(rèn)方Ack=發(fā)起方Req+1由捎,兩端配對。

二饿凛、三次握手

TCP(Transmission Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議

TCP是主機(jī)對主機(jī)層的傳輸控制協(xié)議狞玛,提供可靠的連接服務(wù),采用三次握手確認(rèn)建立一個連接

位碼即tcp標(biāo)志位,有6種標(biāo)示:

SYN(synchronous建立聯(lián)機(jī))

ACK(acknowledgement 確認(rèn))

PSH(push傳送)

FIN(finish結(jié)束)

RST(reset重置)

URG(urgent緊急)

Sequence number(順序號碼)

Acknowledge number(確認(rèn)號碼)

establish 建立涧窒,創(chuàng)建

============================================================

https://mp.weixin.qq.com/s/B2ZRYbLIGlqsOBMjy5PY3g

三次握手流程的本質(zhì)心肪,可以這么理解:TCP的三次握手其實(shí)是雙方各一次握手,各一次確認(rèn)纠吴,只是其中一次握手和確認(rèn)合并在一起硬鞍。

當(dāng)然也可以更通俗的去理解:

“喂,你聽得到嗎?”

“我聽得到呀固该,你聽得到我嗎碑隆?”

“我能聽到你”

三次握手為什么不用兩次,或者四次

原因很簡單蹬音,因?yàn)橹挥腥尾攀亲詈线m的上煤,三次通信是最小值,兩次通信滿足不了要求著淆,而四次通信則顯得冗余劫狠。

比如之前的三次改成兩次,四次的結(jié)果就變味了永部。

兩次握手:

“喂独泞,你聽得到嗎?”

“我聽得到呀”

“喂苔埋,你聽得到嗎懦砂?”

“草,我聽得到呀W殚稀\癖臁!玉工!”

“你TM能不能聽到我講話坝鹱省!遵班!喂屠升!”

“……”

四次握手:

“喂,你聽得到嗎狭郑?”

“我聽得到呀腹暖,你聽得到我嗎?”

“我能聽到你翰萨,你能聽到我嗎脏答?”

“……不想跟傻逼說話”

============================================================

所謂三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP連接,是指建立一個TCP連接時缨历,需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個包以確認(rèn)連接的建立以蕴。在socket編程中糙麦,這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā)辛孵,整個流程如下圖所示:

image
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(1)第一次握手:Client將標(biāo)志位SYN置為1,隨機(jī)產(chǎn)生一個值seq=J赡磅,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server魄缚,Client進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài),等待Server確認(rèn)。

(2)第二次握手:Server收到數(shù)據(jù)包后由標(biāo)志位SYN=1知道Client請求建立連接冶匹,Server將標(biāo)志位SYN和ACK都置為1习劫,ack (number )=J+1,隨機(jī)產(chǎn)生一個值seq=K嚼隘,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認(rèn)連接請求诽里,Server進(jìn)入SYN_RCVD狀態(tài)

(3)第三次握手:Client收到確認(rèn)后飞蛹,檢查ack是否為J+1谤狡,ACK是否為1,如果正確則將標(biāo)志位ACK置為1卧檐,ack=K+1墓懂,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server,Server檢查ack是否為K+1霉囚,ACK是否為1捕仔,如果正確則連接建立成功,Client和Server進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)盈罐,完成三次握手榜跌,隨后Client與Server之間可以開始傳輸數(shù)據(jù)了。

image

** SYN攻擊**:

在三次握手過程中盅粪,Server發(fā)送SYN-ACK之后斜做,收到Client的ACK之前的TCP連接稱為半連接(half-open connect),此時Server處于SYN_RCVD狀態(tài)湾揽,當(dāng)收到ACK后瓤逼,Server轉(zhuǎn)入ESTABLISHED狀態(tài)。SYN攻擊就是Client在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址库物,并向Server不斷地發(fā)送SYN包霸旗,Server回復(fù)確認(rèn)包,并等待Client的確認(rèn)戚揭,由于源地址是不存在的诱告,因此,Server需要不斷重發(fā)直至超時民晒,這些偽造的SYN包將長時間占用未連接隊(duì)列精居,導(dǎo)致正常的SYN請求因?yàn)殛?duì)列滿而被丟棄,從而引起網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓潜必。SYN攻擊時一種典型的DDOS攻擊靴姿,檢測SYN攻擊的方式非常簡單,即當(dāng)Server上有大量半連接狀態(tài)且源IP地址是隨機(jī)的磁滚,則可以斷定遭到SYN攻擊了佛吓,使用如下命令可以讓之現(xiàn)行:

netstat -nap | grep SYN_RECV

解決方案:

1宵晚、無效連接監(jiān)視釋放

2、延緩TCB分配方法

當(dāng)開放了一個TCP端口后维雇,該端口就處于Listening狀態(tài)淤刃,不停地監(jiān)視發(fā)到該端口的Syn報(bào)文,

一旦接收到Client發(fā)來的Syn報(bào)文吱型,就需要為該請求分配一個TCB(Transmission Control Block)逸贾,并返回一個SYN ACK命令,立即轉(zhuǎn)為SYN-RECEIVED即半開連接狀態(tài)津滞。

通常一個TCB至少需要280個字節(jié)耕陷,在某些操作系統(tǒng)中TCB甚至需要1300個字節(jié),而某些操作系統(tǒng)在SOCK的實(shí)現(xiàn)上最多可開啟512個半開連接据沈。

消耗服務(wù)器資源主要是因?yàn)楫?dāng)SYN數(shù)據(jù)報(bào)文一到達(dá)哟沫,系統(tǒng)立即分配TCB,從而占用了資源锌介。

解決:

收到SYN數(shù)據(jù)報(bào)文時不急于去分配TCB嗜诀,而是先回應(yīng)一個SYN ACK報(bào)文,并在一個專用HASH表(Cache)中保存這種半開連接信息孔祸,直到收到正確的回應(yīng)ACK報(bào)文再分配TCB隆敢。

3、使用SYN Proxy防火墻

很多防火墻中都提供一種SYN代理的功能崔慧,其主要原理是對試圖穿越的SYN請求進(jìn)行驗(yàn)證后才放行

三拂蝎、四次揮手

三次握手耳熟能詳,四次揮手估計(jì)就..所謂四次揮手(Four-Way Wavehand)即終止TCP連接惶室,就是指斷開一個TCP連接時温自,需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個包以確認(rèn)連接的斷開。在socket編程中皇钞,這一過程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來觸發(fā)悼泌,整個流程如下圖所示:

image

由于TCP連接時全雙工的,因此夹界,每個方向都必須要單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉馆里,這一原則是當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后,發(fā)送一個FIN來終止這一方向的連接可柿,收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動了鸠踪,即不會再收到數(shù)據(jù)了,但是在這個TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)复斥,直到這一方向也發(fā)送了FIN营密。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動關(guān)閉,而另一方則執(zhí)行被動關(guān)閉永票,上圖描述的即是如此卵贱。

(1)第一次揮手:Client發(fā)送一個FIN滥沫,用來關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送侣集,Client進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)键俱。

(2)第二次揮手:Server收到FIN后,發(fā)送一個ACK給Client世分,確認(rèn)序號為收到序號+1(與SYN相同编振,一個FIN占用一個序號),Server進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)臭埋。

(3)第三次揮手:Server發(fā)送一個FIN踪央,用來關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送,Server進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)瓢阴。

(4)第四次揮手:Client收到FIN后畅蹂,Client進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài),接著發(fā)送一個ACK給Server荣恐,確認(rèn)序號為收到序號+1液斜,Server進(jìn)入CLOSED狀態(tài),完成四次揮手叠穆。

image

上面是一方主動關(guān)閉少漆,另一方被動關(guān)閉的情況,實(shí)際中還會出現(xiàn)同時發(fā)起主動關(guān)閉的情況硼被,具體流程如下圖:

image

流程和狀態(tài)在上圖中已經(jīng)很明了了示损,在此不再贅述,可以參考前面的四次揮手解析步驟嚷硫。

四检访、附注

關(guān)于三次握手與四次揮手通常都會有典型的面試題,在此提出供有需求的XDJM們參考:

(1)三次握手是什么或者流程仔掸?四次握手呢烛谊?答案前面分析就是。

(2)為什么建立連接是三次握手嘉汰,而關(guān)閉連接卻是四次揮手呢丹禀?

這是因?yàn)?strong>服務(wù)端在LISTEN狀態(tài)下,收到建立連接請求的SYN報(bào)文后鞋怀,把ACK和SYN放在一個報(bào)文里發(fā)送給客戶端双泪。而關(guān)閉連接時,當(dāng)收到對方的FIN報(bào)文時密似,僅僅表示對方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù)焙矛,己方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對方了,所以己方可以立即close残腌,也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方后村斟,再發(fā)送FIN報(bào)文給對方來表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接贫导,因此,己方ACK和FIN一般都會分開發(fā)送蟆盹。

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