前言
在了解TCP/IP协议的三次握手前,我们需要先了解TCP报文的格式:
0 4 10 16 24 31
+-------------------------------+------------------------------+
| (1) | (2) |
+-------------------------------+------------------------------+
| (3) |
+--------------------------------------------------------------+
| (4) |
+----------+-------+------------+------------------------------+
| (5) | (6) | (7) | (8) |
+----------+-------+-------------------------------------------+
| (9) | (10) |
+-------------------------------+------------------+-----------+
| (11) | (12) |
+--------------------------------------------------+-----------+
| (13) |
+--------------------------------------------------------------+
| ... |
+--------------------------------------------------------------+
上述各个数字代表的含义如下:
数字 | 含义 | 说明 |
---|---|---|
(1) | 源端口 | |
(2) | 目的端口 | |
(3) | 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。 |
(4) | 确认号 | 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。 |
(5) | 首部长度 | |
(6) | 保留 | |
(7) | 标志位 | 共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,各个标志位的含义请看下表。 |
(8) | 窗口 | |
(9) | 校验和 | |
(10) | 紧急指针 | |
(11) | 选项(可选) | |
(12) | 填充 | |
(13) | 数据 |
标志位取值及含义
取值 | 含义 |
---|---|
URG | 紧急指针(urgent pointer)有效。 |
ACK | 确认序号有效。 |
PSH | 接收方应该尽快将这个报文交给应用层。 |
RST | 重置连接。 |
SYN | 发起一个新连接。 |
FIN | 释放一个连接。 |
需要注意的是:
- 不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
- 确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。
三次握手
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:
- 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。
- 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SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值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。
- 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包将产时间占用未连接队列,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
四次挥手
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:
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:
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。