<>TCP的三握四挥过程和相关问题

<>一 TCP的连接传输

TCP连接传输需要经历三个阶段:

TCP连接的建立采用客户服务器方式,主动发起连接建立的应用进程叫做客户,而被动等待连接建立的应用进程交服务器。

TCP连接的建立需要三次握手,连接的释放需要四次挥手,学习TCP的三次握手和四次挥手之前,需要熟悉TCP的首部格式,特别是TCP首部中的6个控制位。

<>二 TCP的三次握手

<>2.1 过程

简单来说就是以下三步:

* 第一次握手:客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后,客户端便进入 SYN-SENT 状态。
* 第二次握手:服务端收到连接请求报文段后,如果同意连接,则会发送一个应答,该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号,发送完成后便进入
SYN-RECEIVED 状态。
* 第三次握手:当客户端收到连接同意的应答后,还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED
状态,服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态,此时连接建立成功。
<>2.2 SYN洪泛攻击

* SYN洪泛攻击发生在OSI第四层,这种方式利用TCP协议的特性,就是三次握手。
* 攻击者发送TCP
SYN,SYN是TCP三次握手中的第一个数据包,而当服务器返回ACK后,该攻击者就不对其进行再确认,而这个TCP连接就处于挂起状态,也就是所谓的半连接状态,服务器收不到再确认的话,还会重复发送ACK给攻击者。这样更加会浪费服务器的资源。
*
攻击者就对服务器发送大量的这种TCP连接,由于每一个都没法完成三次握手,所以在服务器上,这些TCP连接会因为挂起状态而消耗CPU和内存,最后服务器可能死机,就无法为正常用户提供服务了。
* 防范SYN攻击措施:降低主机的等待时间使主机尽快的释放半连接的占用,短时间受到某IP的重复SYN则丢弃后续请求。
<>2.3 为什么是三次握手

* 为了确认双方的接收能力和发送能力都正常
* 如果是用两次握手,则会出现下面这种情况:
如客户端发出连接请求,但因连接请求报文丢失而未收到确认,于是客户端再重传一次连接请求。后来收到了确认,建立了连接。

数据传输完毕后,就释放了连接,客户端共发出了两个连接请求报文段,其中第一个丢失,第二个到达了服务端,但是第一个丢失的报文段只是在某些网络结点长时间滞留了,延误到连接释放以后的某个时间才到达服务端,此时服务端误认为客户端又发出一次新的连接请求,于是就向客户端发出确认报文段,同意建立连接,
不采用三次握手,只要服务端发出确认,就建立新的连接了,此时客户端忽略服务端发来的确认,也不发送数据,则服务端一直等待客户端发送数据,浪费资源。

(主要为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了B,因而产生错误。)

<>三 TCP的四次挥手

<>3.1 过程

简单来说就是以下四步:

* 第一次挥手:若客户端认为数据发送完成,则它需要向服务端发送连接释放请求。
* 第二次挥手:服务端收到连接释放请求后,会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包,并进入 CLOSE_WAIT
状态,此时表明客户端到服务端的连接已经释放,不再接收客户端发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的,所以服务端仍旧可以发送数据给客户端。
* 第三次挥手:服务端如果此时还有没发完的数据会继续发送,完毕后会向客户端发送连接释放请求,然后服务端便进入 LAST-ACK 状态。
* 第四次挥手:客户端收到释放请求后,向服务端发送确认应答,此时客户端进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续
2MSL(最大段生存期,指报文段在网络中生存的时间,超时会被抛弃) 时间,若该时间段内没有服务端的重发请求的话,就进入 CLOSED
状态。当服务端收到确认应答后,也便进入 CLOSED 状态。
<>3.2 为什么必须等待2MSL的时间

为什么A在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间?

MSL最长报文段寿命Maximum Segment Lifetime,MSL=2

答:两个理由:① 保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。② 防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。

*
1)这个ACK报文段有可能丢失,使得处于LAST-ACK状态的B收不到对已发送的FIN+ACK报文段的确认,B超时重传FIN+ACK报文段,而A能在2MSL时间内收到这个重传的FIN+ACK报文段,接着A重传一次确认,重新启动2MSL计时器,最后A和B都进入到CLOSED状态,
若A在TIME-WAIT状态不等待一段时间,而是发送完ACK报文段后立即释放连接,则无法收到B重传的FIN+ACK报文段,所以不会再发送一次确认报文段,则B无法正常进入到CLOSED状态。
*
2)A在发送完最后一个ACK报文段后,再经过2MSL,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失,使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。
<>3.3 为什么需要四次挥手

因为当服务端收到客户端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当服务端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉客户端,“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我服务端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送,故需要四次挥手。

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