关于TCP连接三次握手

1、SYN:同步标志 同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号,该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里,可以把 TCP序列编号看作是一个范围从0到4,294,967,295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。TCP SYN报文就是把这个标志设置为1,来请求建立连接。

 2、ACK:确认标志        确认编号(Acknowledgement Number)栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号(w+1,Figure-1)为下一个预期的序列编号,同时提示远端系统已经成功接收所有数据。请求/应答状态。0为请求,1为应答;

3、 FIN:结束连线。如果FIN为0是结束连线请求,FIN为1表示结束连线;

4、 RST:连线复位,首先断开连接,然后重建;

5、 PSH:通知协议栈尽快把TCP数据提交给上层程序处理。

6、 ISN:初始化序号(英文为:Initial Sequence Number,简称ISN)

ISN生成算法

       TCP初始化序列号不能设置为一个固定值,因为这样容易被攻击者猜出后续序列号,从而遭到攻击。

RFC1948中提出了一个较好的初始化序列号ISN随机生成算法

       ISN = M + F(localhost, localport, remotehost, remoteport).

       M是一个计时器,这个计时器每隔4毫秒加1。

       F是一个Hash算法,根据源IP、目的IP、源端口、目的端口生成一个随机数值。要保证hash算法不能被外部轻易推算得出,        用MD5算法是一个比较好的选择。

ISN会和一个假的时钟绑在一起,这个时钟M会在每4微秒对ISN做加一操作,直到超过2^32,又从0开始。这样,一个ISN的周期大约是4.55个小时。因为,我们假设我们的TCP Segment在网络上的存活时间不会超过Maximum Segment Lifetime(缩写为MSL –Wikipedia语条),所以,只要MSL的值小于4.55小时,那么,我们就不会重用到ISN。

三次握手:

刚开始客户端处于 closed 的状态,服务端处于 listen 状态:

1、第一次握手:客户端给服务端发一个 SYN 报文,并指明客户端的初始化序列号 ISN(c)。此时客户端处于 SYN_Send 状态。

2、第二次握手:服务器收到客户端的 SYN 报文之后,会以自己的 SYN 报文作为应答,并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s),同时会把客户端的 ISN + 1 作为 ACK 的值,表示自己已经收到了客户端的 SYN,此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。

3、第三次握手:客户端收到 SYN 报文之后,会发送一个 ACK 报文,当然,也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值,表示已经收到了服务端的 SYN 报文,此时客户端处于 established 状态。

4、服务器收到 ACK 报文之后,也处于 established 状态,此时,双方以建立起了链接

简单点说:第一次SYN报文+客户端的ISN序列号 , 第二次 服务器的序列号ISN + ACK(客户端的ISN+1作为ACK)+ SYN报文  , 第三次 把服务器的ISN+1作为ACK ,服务器收到后established 状态,此时,双方以建立起了链接



三次握手的作用

三次握手的作用也是有好多的例如:

1、确认双方的接受能力、发送能力是否正常。

2、指定自己的初始化序列号,为后面的可靠传送做准备。


什么是半连接队列?

服务器第一次收到客户端的 SYN 之后,就会处于 SYN_RCVD 状态,此时双方还没有完全建立其连接,服务器会把此种状态下请求连接放在一个队列里,我们把这种队列称之为半连接队列。

什么是全连接队列?

服务器把已经完成三次握手的连接放到一个专门的队列里面,这个队列就叫全连接队列。

三次握手过程中可以携带数据吗?

三次握手的第一次,第二次是不能带数据的,但是第三次握手是可以携带数据。

为什么这样呢?假如第一次握手可以携带数据的话,如果有人要恶意攻击服务器,那他每次都在第一次握手中的 SYN 报文中放入大量的数据,因为攻击者根本就不理服务器的接收、发送能力是否正常,然后疯狂着重复发 SYN 报文的话,这会让服务器花费很多时间、内存空间来接收这些报文。也就是说,第一次握手可以放数据的话,其中一个简单的原因就是会让服务器更加容易受到攻击了。

而对于第三次的话,此时客户端已经处于 established 状态,也就是说,对于客户端来说,他已经建立起连接了,并且也已经知道服务器的接收、发送能力是正常的了,所以客户端能携带数据。

如果已经建立了连接,但是客户端突然出现故障了怎么办?

TCP还设有一个保活计时器,显然,客户端如果出现故障,服务器不能一直等下去,白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器,时间通常是设置为2小时,若两小时还没有收到客户端的任何数据,服务器就会发送一个探测报文段,以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应,服务器就认为客户端出了故障,接着就关闭连接。

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