三次握手四次挥手状态变化

落日映苍穹つ 2022-08-10 11:54 114阅读 0赞

相对于SOCKET开发者,TCP创建过程和链接折除过程是由TCP/IP协议栈自动创建的.因此开发者并不需要控制这个过程.但是对于理解TCP底层运作机制,相当有帮助.

因此在这里详细解释一下这两个过程。

讲解前先介绍下tcp头部：

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## TCP三次握手 ##

所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。

三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息.在socket编程中，客户端执行connect()时。将触发三次握手。

*  第一次握手:  
    客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。客户端状态变为SYN\_SENT
 *  第二次握手:  
    服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时，将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的I S N加1以.即X+1。服务器状态变为SYN\_RCVD
 *  第三次握手.  
    客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写ISN的+1。客户端和服务器状态变为ESTABLISHED

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## 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，服务器回复确认包，并等待客户的确认，由于源地址是不存在的，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。

SYN-ACK 重传次数　服务器发送完SYN+ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传（重传次数受限 net.ipv4.tcp\_synack\_retries ，默认为5，表示重发5次），等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超 过系统规定的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意，每次重传等待的时间不一定相同。

查看SYN queue 溢出 netstat -s | grep LISTEN 102324 SYNs to LISTEN sockets dropped

查看Accept queue 溢出  netstat -s | grep TCPBacklogDrop TCPBacklogDrop: 2334

半连接存活时间：是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间，该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN\_RECV存活时间。

连接队列参数：

SYN queue 队列长度由 /proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog 指定，默认为2048。

Accept queue 队列长度由 /proc/sys/net/core/somaxconn 和使用listen函数时传入的参数，二者取最小值。默认为128

## TCP 四次挥手 ##

TCP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

*  客户端先向服务器发送FIN报文，请求断开连接，其状态变为FIN\_WAIT1。
 *  服务器收到FIN后向客户端发送ACK，服务器的状态围边CLOSE\_WAIT。
 *  客户端收到ACK后就进入FIN\_WAIT2状态，此时连接已经断开了一半了。如果服务器还有数据要发送给客户端，就会继续发送；直到发完数据，就会发送FIN报文，此时服务器进入LAST\_ACK状态。
 *  客户端收到服务器的FIN后，马上发送ACK给服务器，此时客户端进入TIME\_WAIT状态；再过了2MSL长的时间后进入CLOSED状态。服务器收到客户端的ACK就进入CLOSED状态。

CLOSING状态表示：   
客户端发送了FIN，但是没有收到服务器的ACK，却收到了服务器的FIN，这种情况发生在服务器发送的ACK丢包的时候，因为网络传输有时会有意外。

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## 测试 ##

测试一：

拔掉客户端网线，客户端会尝试重发（间隔由短“”几毫秒“”到长“”几秒甚至更长“”），服务端仍不知道客户端断开的状态，插上网线后连接继续维持（windows telnet，linux回显服务）

测试二：

kill客户端或kill服务端，都会触发四次挥手

测试三：

拔掉服务端网线，客户端也收不到服务端的状态

因此维持逻辑心跳是有必要的；

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