tcp的报文序号,三次握手和四次挥手

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tcp的报文序号,三次握手和四次挥手

2024-07-11 00:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

 

下面是TCP报文格式图:理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解_1.png 上图中有几个字段需要重点介绍下:(1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。(2)确认序号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。(3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:       (A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。        (B)ACK:确认序号有效。        (C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。        (D)RST:重置连接。        (E)SYN:发起一个新连接。        (F)FIN:释放一个连接。需要注意的是:(A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。(B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。 

为什么需要序号? 本质上是用来标志包,tcp发送过后需要确认收到接收方的确认信息才算发送成功,否则需要重新。排序:有了序号接收方才能按照序号重组和处理。安全:攻击的时候,只有正确的序号接收方才会接收。

发送包的序号可以保证传送数据包的顺序,确保了tcp的可靠性。响应包 内也包括一个序列号,表示接收方准备好接收这个序列号的包。在TCP传送一个数据包时,它会把这个数据包放入重发队列中,同时启动计时器,如果收到了关于这个 包的确认信息,便将此数据包从队列中删除,如果在计时器超时的时候仍然没有收到确认信息,则需要重新发送该数据包。另外,TCP通过数据分段中的序列号来 保证所有传输的数据可以按照正常的顺序进行重组,从而保障数据传输的完整。

包序号为什么是随机的? 防止黑客猜测序列号攻击防止连接失效后SOCKET被重用使得以前残留的包被错误的接受,而且序列号以后应该 3次握手过程详解

所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发,整个流程如下图所示:理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解_2.png (1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位ACK置为1,ack=J+1,作为请求的响应;并且同时需要向client请求建立连接,所以增加SYN=1和seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。SYN攻击:在三次握手过程中,Server发送SYN-ACK之后,收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接(half-open connect),此时Server处于SYN_RCVD状态,当收到ACK后,Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址,并向Server不断地发送SYN包,Server回复确认包,并等待Client的确认,由于源地址是不存在的,因此,Server需要不断重发直至超时,这些伪造的SYN包将占用未连接队列,导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃,从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击,检测SYN攻击的方式非常简单,即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的,则可以断定遭到SYN攻击了,使用如下命令可以让之现行:

#netstat -nap | grep SYN_RECV

 

为什么不是两次握手

主要存在两种说法:

1 TCP 协议的通信双方, 都必须维护一个序列号, 以标识发送出去的数据包中, 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值, 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤;如果只是两次握手, 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认, 另一方选择的序列号则得不到确认。

2建立连接的过程中因网络等原因可能存在阻塞的问题,假设是两次握手建立连接,会有如下情况发生:

客户端发出连接请求1,但此时连接请求1被阻塞了

然后客户端需要重试,翻出连接请求2,并且正常发送和建立连接了,然后通信处理完毕后,针对请求2的连接已经正常关闭。

被阻塞的请求1阻塞结束,请求1被发送到服务端,服务端此时以为又有一个请求过来了,因此会处理,并返回数据,但此时客户端并不会响应,因此就会造成连接和资源资源的浪费。为什么三次握手就没有该问题呢?

因为2次握手的时候,只要server有返回,无论client是否接收,都是完成了二次握手,所以此时如果用的是二次握手,则说明连接已经建立成功;而对三次握手,需要client返回确认信息,才成功建立连接,而上面的场景client不会响应,所以连接并不会建立。

上面的说法都是正确的,因为他们其实是2次握手会导致的两种问题。  

4次挥手过程详解

三次握手耳熟能详,四次挥手估计就少有人知道了。所谓四次挥手(Four-Way Wavehand)即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解_3.png  上图 第二个ack的值应该是N+1.由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,上图描述的即是如此。  

第一次挥手: Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。第二次挥手: Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。第三次挥手: Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。第四次挥手: Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图:理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解_4.png 流程和状态在上图中已经很明了了,在此不再赘述,可以参考前面的四次挥手解析步骤。

结语

关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题,在此提出供有需求的XDJM们参考:  

(1) 三次握手是什么流程?四次握手呢?答案前面分析就是。(2) 为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

这是因为服务端在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送。

借鉴与:http://www.52im.net/thread-258-1-1.html



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