簡述TCP的三次握手過程

2022-09-17 17:09:20 字數 3472 閱讀 5290

tcp握手協議

在tcp/ip協議中,tcp協議提供可靠的連線服務,採用三次握手建立乙個連線.

第一次握手:建立連線時,客戶端傳送syn包(syn=j)到伺服器,並進入syn_send狀態,等待伺服器確認;

syn:同步序列編號(synchronize sequence numbers)

第二次握手:伺服器收到syn包,必須確認客戶的syn(ack=j+1),同時自己也傳送乙個syn包(syn=k),即syn+ack包,此時伺服器進入syn_recv狀態;

第三次握手:客戶端收到伺服器的syn+ack包,向伺服器傳送確認包ack(ack=k+1),此包傳送完畢,客戶端和伺服器進入established狀態,完成三次握手.

完成三次握手,客戶端與伺服器開始傳送資料

a與b建立tcp連線時:首先a向b發syn(同步請求),然後b回覆syn+ack(同步請求應答),最後a回覆ack確認,這樣tcp的一次連線(三次握手)的過程就建立了!

一、tcp報文格式

tcp/ip協議的詳細資訊參看《tcp/ip協議詳解》三卷本。下面是tcp報文格式圖:

圖1 tcp報文格式

上圖中有幾個字段需要重點介紹下:

(1)序號:seq序號,佔32位,用來標識從tcp源端向目的端傳送的位元組流,發起方傳送資料時對此進行標記。

(2)確認序號:ack序號,佔32位,只有ack標誌位為1時,確認序號欄位才有效,ack=seq+1。

(3)標誌位:共6個,即urg、ack、psh、rst、syn、fin等,具體含義如下:

(a)urg:緊急指標(urgent pointer)有效。

(b)ack:確認序號有效。

(c)psh:接收方應該盡快將這個報文交給應用層。

(d)rst:重置連線。

(e)syn:發起乙個新連線。

(f)fin:釋放乙個連線。

需要注意的是:

(a)不要將確認序號ack與標誌位中的ack搞混了。

(b)確認方ack=發起方seq+1,兩端配對。 

二、三次握手

所謂三次握手(three-way handshake)即建立tcp連線,就是指建立乙個tcp連線時,需要客戶端和服務端總共傳送3個包以確認連線的建立。在socket程式設計中,這一過程由客戶端執行connect來觸發,整個流程如下圖所示:

圖2 tcp三次握手

(1)第一次握手:client將標誌位syn置為1,隨機產生乙個值seq=j,並將該資料報傳送給server,client進入syn_sent狀態,等待server確認。

(2)第二次握手:server收到資料報後由標誌位syn=1知道client請求建立連線,server將標誌位syn和ack都置為1,ack=j+1,隨機產生乙個值seq=k,並將該資料報傳送給client以確認連線請求,server進入syn_rcvd狀態。

(3)第三次握手:client收到確認後,檢查ack是否為j+1,ack是否為1,如果正確則將標誌位ack置為1,ack=k+1,並將該資料報傳送給server,server檢查ack是否為k+1,ack是否為1,如果正確則連線建立成功,client和server進入established狀態,完成三次握手,隨後client與server之間可以開始傳輸資料了。

syn攻擊:

在三次握手過程中,server傳送syn-ack之後,收到client的ack之前的tcp連線稱為半連線(half-open connect),此時server處於syn_rcvd狀態,當收到ack後,server轉入established狀態。syn攻擊就是client在短時間內偽造大量不存在的ip位址,並向server不斷地傳送syn包,server回覆確認包,並等待client的確認,由於源位址是不存在的,因此,server需要不斷重發直至超時,這些偽造的syn包將產時間占用未連線佇列,導致正常的syn請求因為佇列滿而被丟棄,從而引起網路堵塞甚至系統癱瘓。syn攻擊時一種典型的ddos攻擊,檢測syn攻擊的方式非常簡單,即當server上有大量半連線狀態且源ip位址是隨機的,則可以斷定遭到syn攻擊了,使用如下命令可以讓之現行:

#netstat -nap | grep syn_recv

三、四次揮手

三次握手耳熟能詳,四次揮手估計就

,所謂四次揮手(four-way w**ehand)即終止tcp連線,就是指斷開乙個tcp連線時,需要客戶端和服務端總共傳送4個包以確認連線的斷開。在socket程式設計中,這一過程由客戶端或服務端任一方執行close來觸發,整個流程如下圖所示:

圖3 tcp四次揮手

由於tcp連線時全雙工的,因此,每個方向都必須要單獨進行關閉,這一原則是當一方完成資料傳送任務後,傳送乙個fin來終止這一方向的連線,收到乙個fin只是意味著這一方向上沒有資料流動了,即不會再收到資料了,但是在這個tcp連線上仍然能夠傳送資料,直到這一方向也傳送了fin。首先進行關閉的一方將執行主動關閉,而另一方則執行被動關閉,上圖描述的即是如此。

(1)第一次揮手:client傳送乙個fin,用來關閉client到server的資料傳送,client進入fin_wait_1狀態。

(2)第二次揮手:server收到fin後,傳送乙個ack給client,確認序號為收到序號+1(與syn相同,乙個fin占用乙個序號),server進入close_wait狀態。

(3)第三次揮手:server傳送乙個fin,用來關閉server到client的資料傳送,server進入last_ack狀態。

(4)第四次揮手:client收到fin後,client進入time_wait狀態,接著傳送乙個ack給server,確認序號為收到序號+1,server進入closed狀態,完成四次揮手。

上面是一方主動關閉,另一方被動關閉的情況,實際中還會出現同時發起主動關閉的情況,具體流程如下圖:

圖4 同時揮手

流程和狀態在上圖中已經很明了了,在此不再贅述,可以參考前面的四次揮手解析步驟。

四、附註

關於三次握手與四次揮手通常都會有典型的面試題,在此提出供有需求的xdjm們參考:

(1)三次握手是什麼或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。

(2)為什麼建立連線是三次握手,而關閉連線卻是四次揮手呢?

這是因為服務端在listen狀態下,收到建立連線請求的syn報文後,把ack和syn放在乙個報文裡傳送給客戶端。而關閉連線時,當收到對方的fin報文時,僅僅表示對方不再傳送資料了但是還能接收資料,己方也未必全部資料都傳送給對方了,所以己方可以立即close,也可以傳送一些資料給對方後,再傳送fin報文給對方來表示同意現在關閉連線,因此,己方ack和fin一般都會分開傳送

簡述tcp三次握手的過程

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