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TCP/IP协议简述

 
TCP/IP协议是一个协议集合。TCP/IP协议族中有一个重要的概念是分层,TCP/IP协议按照层次分为:应用层、传输层、网络层、网络接口层。
IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给对方;TCP协议:如果说IP协议是找到对方的详细地址(依靠mac地址)。那么TCP协议就是把安全的把东西带给对方。各有分工,互不冲突。
TCP属于传输层,提供可靠的字节流服务:是指,为了方便传输,将大块数据分割成以报文段(segment)为单位的数据包进行管理。  (例如: 把属于同一个人的自行车进行拆解、运输、拼装的过程就是TCP字节流的过程)
TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割,而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方,为了确保信息能够确保准确无误的到达,TCP采用了著名的三次握手策略
 
三次握手:
(1)第一次握手:建立连接,客户端发送请求,将标志位SYN为1,随机产生一个序列号seq=J,客户端进入SYN_SENT状态,等待服务器确认。
(2)第二次握手:服务器收到SYN报文段,对此报文段进行确认,设置ack=J+1,同时服务器发送请求将标志位SYN置为1,随机产生一个序列号seq=K,并将所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK)中发送给客户端,服务器进入SYN_RCVD状态。
(3)第三次握手:客户端收到报文段确认后,设置ack=K+1,向服务器发送ACK报文段,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。
 
ACK:有两个取值,1表示应答域有效,0表示应答域无效,确认序号有效。
SYN:表示同步序号,用来建立连接,SYN标志位和ACK标志位搭配使用,连接请求时,SYN=1 ACK=0,连接被响应时,SYN=1 ACK=1
FIN:释放一个连接。
 
SYN 攻击:
在三次握手的过程中,攻击端伪造大量不存在的ip请求连接服务器,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,会导致正常的SYN请求被丢弃,目标系统运行缓慢,严重会引起网络堵塞甚至系统瘫痪。这是典型的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下可以用命令检测是否被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。
 
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。
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。
(1)第一次挥手:客户端发送一个FIN,用来关闭客户端到服务器的数据传送,客户端进入FIN_WAIT_1状态。
(2)第二次挥手:服务器收到FIN后,回一个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),服务器进入FIN_WAIT_2状态。(服务器告诉客户端,我同意你的关闭请求)
(3)第三次挥手:Server发送一个FIN,请求关闭连接,Server进入LAST_ACK状态。
(4)第四次挥手:客户端收到FIN后,发送一个ACK给Server,Client进入TIME_WAIT状态,服务器确认序号为收到序号+1,Server就关闭连接,进入CLOSED状态。此时,客户端等待2MSL后依然没有收到回复,则证明服务器已关闭,这样客户端也可以关闭连接。就完成了四次挥手的过程。
 
???
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,就形成了四次挥手的过程。
 
四次挥手释放连接时,等待2MSL的意义?
第 一,为了保证A发送的最有一个ACK报文段能够到达B。这个ACK报文段有可能丢失,因而使处在LAST-ACK状态的B收不到对已发送的FIN和ACK 报文段的确认。B会超时重传这个FIN和ACK报文段,而A就能在2MSL时间内收到这个重传的ACK+FIN报文段。接着A重传一次确认。
第二,就是防止上面提到的已失效的连接请求报文段出现在本连接中,A在发送完最有一个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。

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