TCP连接管理(三次握手&四次挥手)

TCP连接建立——三次握手

假设运行在一台主机(客户)上的一个进程想与另一台主机(服务器)上的一个进程建立一条连接,客户应用进程首先通知客户TCP,他想建立一个与服务器上某个进程之间的连接,客户中的TCP会用以下步骤与服务器中的TCP建立一条TCP连接:

由于服务器端发送确认后就为TCP连接分配了缓存和变量。这样可能会产生SYN洪泛攻击

https://zhuanlan.zhihu.com/p/101859927 中的SYN Flood就是具体进行攻击的过程演示。

SYN洪泛攻击发生在OSI第四层,这种方式利用TCP协议的特性,就是三次握手。攻击者发送TCP SYN, SYN是TCP三次握手中的第-一个数据包,而当服务器返回ACK后,该攻击者就不对其进行再确认,那这个TCP连接就处于挂起状态,也就是所谓的半连接状态,服务器收不到再确认的话,还会重复发送ACK给攻击者。这样更加会浪费服务器的资源。攻击者就对服务器发送非常大量的这种TCP连接,由于每一个都没法完成三次握手,所以在服务器上,这些TCP连接会因为挂起状态而消耗CPU和内存,最后服务器可能死机,就无法为正常用户提供服务了。

解决SYN 洪泛攻击的方法通常是设置SYN cookie


TCP连接释放——四次挥手

参与一条TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接,连接结束后,主机中的资源(缓存和变量)将被释放。


相关的面试问题整理:   

参考https://www.cnblogs.com/douzujun/p/12827532.html


TCP 三次握手建立连接

客户端发送 SYN 给服务器,说明客户端请求建立连接;

服务端收到客户端发的 SYN,并回复 SYN+ACK 给客户端(同意建立连接);

客户端收到服务端的 SYN+ACK 后,回复 ACK 给服务端(表示客户端收到了服务端发的同意报文);

服务端收到客户端的 ACK,连接已建立,可以数据传输。


TCP 为什么要进行三次握手?

【答案一】因为信道不可靠,而 TCP 想在不可靠信道上建立可靠地传输,那么三次通信是理论上的最小值。(而 UDP 则不需建立可靠传输,因此 UDP 不需要三次握手。)

Google Groups . TCP 建立连接为什么是三次握手?{技术}{网络通信}

【答案二】因为双方都需要确认对方收到了自己发送的序列号,确认过程最少要进行三次通信。

知乎 . TCP 为什么是三次握手,而不是两次或四次?

【答案三】为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。

《计算机网络(第 7 版)-谢希仁》


TCP 四次挥手释放连接

客户端发送 FIN 给服务器,说明客户端不必发送数据给服务器了(请求释放从客户端到服务器的连接);

服务器接收到客户端发的 FIN,并回复 ACK 给客户端(同意释放从客户端到服务器的连接);

客户端收到服务端回复的 ACK,此时从客户端到服务器的连接已释放(但服务端到客户端的连接还未释放,并且客户端还可以接收数据);

服务端继续发送之前没发完的数据给客户端;

服务端发送 FIN+ACK 给客户端,说明服务端发送完了数据(请求释放从服务端到客户端的连接,就算没收到客户端的回复,过段时间也会自动释放);

客户端收到服务端的 FIN+ACK,并回复 ACK 给客户端(同意释放从服务端到客户端的连接);

服务端收到客户端的 ACK 后,释放从服务端到客户端的连接。


TCP 为什么要进行四次挥手?

【问题一】TCP 为什么要进行四次挥手? / 为什么 TCP 建立连接需要三次,而释放连接则需要四次?

【答案一】因为 TCP 是全双工模式,客户端请求关闭连接后,客户端向服务端的连接关闭(一二次挥手),服务端继续传输之前没传完的数据给客户端(数据传输),服务端向客户端的连接关闭(三四次挥手)。所以 TCP 释放连接时服务器的 ACK 和 FIN 是分开发送的(中间隔着数据传输),而 TCP 建立连接时服务器的 ACK 和 SYN 是一起发送的(第二次握手),所以 TCP 建立连接需要三次,而释放连接则需要四次。

【问题二】为什么 TCP 连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送,而释放时则 ACK 和 FIN 分开发送呢?(ACK 和 FIN 分开是指第二次和第三次挥手)

【答案二】因为客户端请求释放时,服务器可能还有数据需要传输给客户端,因此服务端要先响应客户端 FIN 请求(服务端发送 ACK),然后数据传输,传输完成后,服务端再提出 FIN 请求(服务端发送 FIN);而连接时则没有中间的数据传输,因此连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送。

【问题三】为什么客户端释放最后需要 TIME-WAIT 等待 2MSL 呢?

【答案三】

为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文能够到达服务端。若未成功到达,则服务端超时重传 FIN+ACK 报文段,客户端再重传 ACK,并重新计时。

防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中。TIME-WAIT 持续 2MSL 可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,这样可使下次连接中不会出现旧的连接报文段。

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