TCP有6種標(biāo)示:SYN(建立聯(lián)機(jī)) ACK(確認(rèn)) PSH(傳送) FIN(結(jié)束) RST(重置) URG(緊急)

一、TCP三次握手

第一次握手

客戶端向服務(wù)器發(fā)出連接請求報(bào)文，這時(shí)報(bào)文首部中的同部位SYN=1，同時(shí)隨機(jī)生成初始序列號(hào) seq=x

此時(shí)，TCP客戶端進(jìn)程進(jìn)入了 SYN-SENT（同步已發(fā)送狀態(tài)）狀態(tài)。TCP規(guī)定，SYN報(bào)文段（SYN=1的報(bào)文段）不能攜帶數(shù)據(jù)，但需要消耗掉一個(gè)序號(hào)。

這個(gè)三次握手中的開始。表示客戶端想要和服務(wù)端建立連接。

第二次握手

TCP服務(wù)器收到請求報(bào)文后，如果同意連接，則發(fā)出確認(rèn)報(bào)文。確認(rèn)報(bào)文中應(yīng)該 ACK=1，SYN=1，確認(rèn)號(hào)是ack=x+1，同時(shí)也要為自己隨機(jī)初始化一個(gè)序列號(hào) seq=y

此時(shí)，TCP服務(wù)器進(jìn)程進(jìn)入了SYN-RCVD（同步收到）狀態(tài)。這個(gè)報(bào)文也不能攜帶數(shù)據(jù)，但是同樣要消耗一個(gè)序號(hào)。這個(gè)報(bào)文帶有SYN(建立連接)和ACK(確認(rèn))標(biāo)志，詢問客戶端是否準(zhǔn)備好。

第三次握手

TCP客戶進(jìn)程收到確認(rèn)后，還要向服務(wù)器給出確認(rèn)。確認(rèn)報(bào)文的ACK=1，ack=y+1，此時(shí)，TCP連接建立，客戶端進(jìn)入ESTABLISHED（已建立連接）狀態(tài)。

TCP規(guī)定，ACK報(bào)文段可以攜帶數(shù)據(jù)，但是如果不攜帶數(shù)據(jù)則不消耗序號(hào)。這里客戶端表示我已經(jīng)準(zhǔn)備好。

思考：為什么要三次握手呢，有人說兩次握手就好了

舉例：已失效的連接請求報(bào)文段。

client發(fā)送了第一個(gè)連接的請求報(bào)文，但是由于網(wǎng)絡(luò)不好，這個(gè)請求沒有立即到達(dá)服務(wù)端，而是在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中滯留了，直到某個(gè)時(shí)間才到達(dá)server

本來這已經(jīng)是一個(gè)失效的報(bào)文，但是server端接收到這個(gè)請求報(bào)文后，還是會(huì)想client發(fā)出確認(rèn)的報(bào)文，表示同意連接。

假如不采用三次握手，那么只要server發(fā)出確認(rèn)，新的建立就連接了，但其實(shí)這個(gè)請求是失效的請求，client是不會(huì)理睬server的確認(rèn)信息，也不會(huì)向服務(wù)端發(fā)送確認(rèn)的請求

但是server認(rèn)為新的連接已經(jīng)建立起來了，并一直等待client發(fā)來數(shù)據(jù)，這樣，server的很多資源就沒白白浪費(fèi)掉了

采用三次握手就是為了防止這種情況的發(fā)生，server會(huì)因?yàn)槭詹坏酱_認(rèn)的報(bào)文，就知道client并沒有建立連接。這就是三次握手的作用。

二、TCP數(shù)據(jù)的傳輸過程

建立連接后，兩臺(tái)主機(jī)就可以相互傳輸數(shù)據(jù)了。如下圖所示：

1）主機(jī)A初始seq為1200,滑動(dòng)窗體為100,向主機(jī)B傳遞數(shù)據(jù)的過程。

2）假設(shè)主機(jī)B在完全成功接收數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,那么主機(jī)B為了確認(rèn)這一點(diǎn)，向主機(jī)A發(fā)送 ACK 包，并將 Ack 號(hào)設(shè)置為 1301。因此按如下的公式確認(rèn) Ack 號(hào)：

Ack號(hào) = Seq號(hào) + 傳遞的字節(jié)數(shù) + 1（這是在完全接受成功的情況下）

3）主機(jī)A獲得B傳來的ack(1301)后,開始發(fā)送seq為1301,滑動(dòng)窗體為100的數(shù)據(jù)。
……

與三次握手協(xié)議相同，最后加 1 是為了告訴對方要傳遞的 Seq 號(hào)。上面說了，主機(jī)B完全成功接收A發(fā)來的數(shù)據(jù)才是這樣的,如果存在丟包該如何。

下面分析傳輸過程中數(shù)據(jù)包丟失的情況，如下圖所示：

上圖表示通過 Seq 1301 數(shù)據(jù)包向主機(jī)B傳遞100字節(jié)的數(shù)據(jù)，但中間發(fā)生了錯(cuò)誤，主機(jī)B未收到。

經(jīng)過一段時(shí)間后，主機(jī)A仍未收到對于 Seq 1301 的ACK確認(rèn)，因此嘗試重傳數(shù)據(jù)。

為了完成數(shù)據(jù)包的重傳，TCP套接字每次發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)都會(huì)啟動(dòng)定時(shí)器，如果在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到目標(biāo)機(jī)器傳回的 ACK 包，那么定時(shí)器超時(shí)，數(shù)據(jù)包會(huì)重傳。

上面也只是一種可能,比如數(shù)據(jù)1250丟失,那么Ack返回的就是1250,具體的可以詳細(xì)看下博客：

https://www.cnblogs.com/qdhxhz/p/10267932.html

三、TCP的四次揮手

第一次揮手

TCP發(fā)送一個(gè)FIN(結(jié)束)，用來關(guān)閉客戶到服務(wù)端的連接?？蛻舳诉M(jìn)程發(fā)出連接釋放報(bào)文，并且停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

釋放數(shù)據(jù)報(bào)文首部，F(xiàn)IN=1，其序列號(hào)為seq=u（等于前面已經(jīng)傳送過來的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)加1），此時(shí)，客戶端進(jìn)入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態(tài)。TCP規(guī)定，F(xiàn)IN報(bào)文段即使不攜帶數(shù)據(jù)，也要消耗一個(gè)序號(hào)。

第二次揮手

服務(wù)端收到這個(gè)FIN，他發(fā)回一個(gè)ACK(確認(rèn))，確認(rèn)收到序號(hào)為收到序號(hào)+1，和SYN一樣，一個(gè)FIN將占用一個(gè)序號(hào)。

服務(wù)器收到連接釋放報(bào)文，發(fā)出確認(rèn)報(bào)文，ACK=1，ack=u+1，并且?guī)献约旱男蛄刑?hào)seq=v，此時(shí)，服務(wù)端就進(jìn)入了CLOSE-WAIT（關(guān)閉等待）狀態(tài)。

TCP服務(wù)器通知高層的應(yīng)用進(jìn)程，客戶端向服務(wù)器的方向就釋放了，這時(shí)候處于半關(guān)閉狀態(tài)，即客戶端已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，但是服務(wù)器若發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端依然要接受。

這個(gè)狀態(tài)還要持續(xù)一段時(shí)間，也就是整個(gè)CLOSE-WAIT狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間。

客戶端收到服務(wù)器的確認(rèn)請求后，此時(shí)，客戶端就進(jìn)入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態(tài)，等待服務(wù)器發(fā)送連接釋放報(bào)文（在這之前還需要接受服務(wù)器發(fā)送的最后的數(shù)據(jù)）。

第三次揮手

服務(wù)端發(fā)送一個(gè)FIN(結(jié)束)到客戶端，服務(wù)端關(guān)閉客戶端的連接。

服務(wù)器將最后的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，就向客戶端發(fā)送連接釋放報(bào)文，F(xiàn)IN=1，ack=u+1，由于在半關(guān)閉狀態(tài)，服務(wù)器很可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù)

假定此時(shí)的序列號(hào)為seq=w，此時(shí)，服務(wù)器就進(jìn)入了LAST-ACK（最后確認(rèn)）狀態(tài)，等待客戶端的確認(rèn)。

第四次揮手

客戶端發(fā)送ACK(確認(rèn))報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)的序號(hào)+1，這樣關(guān)閉完成。

客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報(bào)文后，必須發(fā)出確認(rèn)，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號(hào)是seq=u+1，此時(shí)，客戶端就進(jìn)入了TIME-WAIT（時(shí)間等待）狀態(tài)。

注意此時(shí)TCP連接還沒有釋放，必須經(jīng)過2??MSL（最長報(bào)文段壽命）的時(shí)間后，當(dāng)客戶端撤銷相應(yīng)的TCB后，才進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

服務(wù)器只要收到了客戶端發(fā)出的確認(rèn)，立即進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。同樣，撤銷TCB后，就結(jié)束了這次的TCP連接?？梢钥吹剑?wù)器結(jié)束TCP連接的時(shí)間要比客戶端早一些。

思考：那么為什么是4次揮手呢？

為了確保數(shù)據(jù)能夠完成傳輸。

關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到對方的FIN報(bào)文通知時(shí)，它僅僅表示對方?jīng)]有數(shù)據(jù)發(fā)送給你了；但未必你所有的數(shù)據(jù)都全部發(fā)送給對方了

所以你未必會(huì)馬上關(guān)閉SOCKET,也即你可能還需要發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方之后，再發(fā)送FIN報(bào)文給對方來表示你同意現(xiàn)在可以關(guān)閉連接了，所以它這里的ACK報(bào)文和FIN報(bào)文多數(shù)情況下都是分開發(fā)送的。

可能有人會(huì)有疑問，tcp我握手的時(shí)候?yàn)楹蜛CK(確認(rèn))和SYN(建立連接)是一起發(fā)送。揮手的時(shí)候?yàn)槭裁词欠珠_的時(shí)候發(fā)送呢？

因?yàn)楫?dāng)Server端收到Client端的SYN連接請求報(bào)文后，可以直接發(fā)送SYN+ACK報(bào)文。其中ACK報(bào)文是用來應(yīng)答的，SYN報(bào)文是用來同步的。

但是關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)Server端收到FIN報(bào)文時(shí)，很可能并不會(huì)立即關(guān)閉 SOCKET，所以只能先回復(fù)一個(gè)ACK報(bào)文，告訴Client端，"你發(fā)的FIN報(bào)文我收到了"。只有等到我Server端所有的報(bào)文都發(fā)送完了，我才能發(fā)送FIN報(bào)文，因此不能一起發(fā)送。故需要四步揮手。

思考:客戶端突然掛掉了怎么辦？

正常連接時(shí)，客戶端突然掛掉了，如果沒有措施處理這種情況，那么就會(huì)出現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端出現(xiàn)長時(shí)期的空閑。

解決辦法是在服務(wù)器端設(shè)置?；钣?jì)時(shí)器，每當(dāng)服務(wù)器收到客戶端的消息，就將計(jì)時(shí)器復(fù)位。超時(shí)時(shí)間通常設(shè)置為2小時(shí)。

若服務(wù)器超過2小時(shí)沒收到客戶的信息，他就發(fā)送探測報(bào)文段。若發(fā)送了10個(gè)探測報(bào)文段，每一個(gè)相隔75秒，還沒有響應(yīng)就認(rèn)為客戶端出了故障，因而終止該連接。

四、SYN（洪水）攻擊

背景

初始化連接的 SYN 超時(shí)問題Client發(fā)送SYN包給Server后掛了，Server回給Client的SYN-ACK一直沒收到Client的ACK確認(rèn)，這個(gè)時(shí)候這個(gè)連接既沒建立起來，也不能算失敗。

這就需要一個(gè)超時(shí)時(shí)間讓Server將這個(gè)連接斷開，否則這個(gè)連接就會(huì)一直占用Server的SYN連接隊(duì)列中的一個(gè)位置，大量這樣的連接就會(huì)將Server的SYN連接隊(duì)列耗盡，讓正常的連接無法得到處理。

目前，Linux下默認(rèn)會(huì)進(jìn)行5次重發(fā)SYN-ACK包，重試的間隔時(shí)間從1s開始，下次的重試間隔時(shí)間是前一次的雙倍，5次的重試時(shí)間間隔為1s, 2s, 4s, 8s, 16s，總共31s，第5次發(fā)出后還要等32s都知道第5次也超時(shí)了

所以，總共需要 1s + 2s + 4s+ 8s+ 16s + 32s = 63s，TCP才會(huì)把斷開這個(gè)連接。

由于，SYN超時(shí)需要63秒，那么就給攻擊者一個(gè)攻擊服務(wù)器的機(jī)會(huì)，攻擊者在短時(shí)間內(nèi)發(fā)送大量的SYN包給Server(俗稱SYN flood攻擊)，用于耗盡Server的SYN隊(duì)列。

什么是 SYN 攻擊

SYN 攻擊指的是，攻擊客戶端在短時(shí)間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址，向服務(wù)器不斷地發(fā)送SYN包，服務(wù)器回復(fù)確認(rèn)包，并等待客戶的確認(rèn)。

由于源地址是不存在的，服務(wù)器需要不斷的重發(fā)直至超時(shí)，這些偽造的SYN包將長時(shí)間占用未連接隊(duì)列，正常的SYN請求被丟棄，導(dǎo)致目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，嚴(yán)重者會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓。SYN 攻擊是一種典型的 DoS攻擊。

如何檢測 SYN 攻擊？

檢測 SYN 攻擊非常的方便，當(dāng)你在服務(wù)器上看到大量的半連接狀態(tài)時(shí)，特別是源IP地址是隨機(jī)的，基本上可以斷定這是一次SYN攻擊。在 Linux/Unix 上可以使用系統(tǒng)自帶的netstats 命令來檢測 SYN 攻擊。

如何防御 SYN 攻擊？

SYN攻擊不能完全被阻止，除非將TCP協(xié)議重新設(shè)計(jì)。我們所做的是盡可能的減輕SYN攻擊的危害，常見的防御 SYN 攻擊的方法有如下幾種：

• 縮短超時(shí)（SYN Timeout）

• 時(shí)間增加最大半連接數(shù)

• 過濾網(wǎng)關(guān)防護(hù)SYN

• cookies技術(shù)

四、TCP和UDP的區(qū)別

我這里簡單列舉幾個(gè)，因?yàn)槲疫€沒有研究UDP這個(gè)協(xié)議。

1、基于連接與無連接;UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接

2、TCP保證數(shù)據(jù)正確性，UDP可能丟包，TCP保證數(shù)據(jù)順序，UDP不保證。

也就是說，通過TCP連接傳送的數(shù)據(jù)，無差錯(cuò)，不丟失，不重復(fù)，且按序到達(dá);UDP盡最大努力交付，即不保證可靠交付Tcp通過校驗(yàn)和，重傳控制，序號(hào)標(biāo)識(shí)，滑動(dòng)窗口、確認(rèn)應(yīng)答實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。如丟包時(shí)的重發(fā)控制，還可以對次序亂掉的分包進(jìn)行順序控制。

3、UDP具有較好的實(shí)時(shí)性，工作效率比TCP高，適用于對高速傳輸和實(shí)時(shí)性有較高的通信或廣播通信。

4、每一條TCP連接只能是點(diǎn)到點(diǎn)的;UDP支持一對一，一對多，多對一和多對多的交互通信。

5、TCP對系統(tǒng)資源要求較多，UDP對系統(tǒng)資源要求較少。

作者：雨點(diǎn)的名字

https://www.cnblogs.com/qdhxhz/p/8470997.html

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