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简单的回顾下TCP/IP的三次握手与四次挥手

在了解后面的只是之前我们先来看下OSI七层模型把。

What is the OSI model?

开放式系统互联通信参考模型(英语:Open System Interconnection Reference Model,缩写为 OSI),简称为OSI模型(OSI model),一种概念模型,由国际标准化组织(ISO)提出,一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。定义于ISO/IEC 7498-1。

摘录自维基百科

osi

第7层应用层(Application Layer)

主要功能: 为应用软件提供接口,使应用程序能够使用网络服务 典型设备: 网关 典型协议、标准和应用: http(80)、ftp(20/21)、smtp(25)、pop3(110)、telnet(23)、dns(53)

第6层表示层(Presentation Layer)

主要功能: 数据的解码和编码,数据的加密和解密,数据的压缩和解压缩 典型设备: 网关 典型协议、标准和应用: ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG

第5层会话层(Session Layer)

主要功能: 建立、维护、管理应用程序之间的会话 典型设备: 网关 典型协议、标准和应用: RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP

第4层传输层(Transport Layer)

主要功能: 负责建立端到端的链接,保证保温在端到端之间的传输 典型设备: 网关 典型协议、标准和应用: TCP、UDP、SPX

第3层网络层(Network Layer)

主要功能: 负责将分组数据从源端传输到目的端,网络层的主要作用就是路由和寻址 典型设备: 路由器 典型协议、标准和应用: IP、IPX、APPLETALK、ICMP

第2层数据链接层(Data Link Layer)

主要功能: 在不可靠的物理链路上,提供可靠的数据传输服务 典型设备: 交换机、网桥、网卡 典型协议、标准和应用: 802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY

第1层物理层(Physical Layer)

主要功能: 利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输 典型设备: 集线器、中继器 典型协议、标准和应用: V.35、EIA/TIA-232

TCP/IP协议族常用协议

应用层: TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet 等等 传输层: TCP,UDP 网络层: IP,ICMP,OSPF,EIGRP,IGMP 数据链路层: SLIP,CSLIP,PPP,MTU

What is TCP/IP?

互联网协议族(英语:Internet Protocol Suite,缩写为IPS)[1],是一个网络通信模型,以及一整个网络传输协议家族,为互联网的基础通信架构。它常被通称为TCP/IP协议族(英语:TCP/IP Protocol Suite,或TCP/IP Protocols),简称TCP/IP[2]。因为这个协议家族的两个核心协议,包括TCP(传输控制协议)和IP(网际协议),为这个家族中最早通过的标准[3]。由于在网络通讯协议普遍采用分层的结构,当多个层次的协议共同工作时,类似计算机科学中的堆栈,因此又被称为TCP/IP协议栈(英语:TCP/IP Protocol Stack)[4][5] 。这些协议最早发源于美国国防部(缩写为DoD)的ARPA网项目,因此也被称作DoD模型(DoD Model)[6]。这个协议套组由互联网工程任务组负责维护。

TCP/IP提供点对点的链接机制,将数据应该如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收,都加以标准化。它将软件通信过程抽象化为四个抽象层,采取协议堆栈的方式,分别实现出不同通信协议。协议套组下的各种协议,依其功能不同,被分别归属到这四个层次结构之中[7][8],常被视为是简化的七层OSI模型

摘录自维基百科

tcp-ip

在建立TCP连接之前需要进行三次握手,以便于链接到服务器,如果要断开服务器需要进行四次挥手,具体流程如下。

TCP/IP三次握手

TCP-IP-three-way-handshake

  1. 第一次握手: Client将标志位syn设置为1,随机产生一个Number值seq=100,并将数据发送给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Client设置的标志位syn=1知道Client要求建立连接,Server将标志位syn和ack都置为1,并且发送一个确认序号ack=100+1,然后随机产生一个值seq=130,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状态是否为100+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=130+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为130+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。

一个完整的三次握手也就是请求—应答—再次确认

TCP/IP四次挥手

为什么要挥手,简单点来说就是既然建立了链接,那么肯定还要断开连接吖,连接总不能一直占用吧,这样多浪费系统该资源,下面让我们来看看四次挥手的流程。

tcp-ip-waved-four-times

  1. 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。
  2. 第二次挥手: Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为ack=100+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。
  3. 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。
  4. 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131+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

Q/A(Copy过来的)

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。

为什么建立连接要三次握手?

目的: 防止已经失效的连接请求到达服务端,创建无效的连接,浪费资源。 说明: 当客户端发出的第一个连接请求在网络上的某个节点被滞留了(网络会存在许多不可靠的因素),过一段时间后突然又到达了服务端,服务端误以为这是一个新的建立连接的请求,于是就会向客户端发出确认包并建立连接。 实际上客户端当前并没有发出创建连接的请求,就会丢弃服务端的确认包。而服务端却创建了连接并等待客户端发送数据,浪费了相关的资源。

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ACK确认包,并等待客户的确认从而建立连接。由于源地址是不存在的,不会再发送ACK确认包,所以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

为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。