ip協議、http協議、tcp協議、tcp/ip 協議我們經常遇到,而且初學的時候容易弄混。那麼他們之間有什麼關係呢?重點內容
1、什麼是tcp/ip 協議
tcp/ip不是乙個協議,而是乙個協議族的統稱。裡面包括ip協議、http協議、tcp協議等。而三次握手四次揮手就發生在tcp協議中。
tcp/ip協議棧主要分為四層:應用層、傳輸層、網路層、資料鏈路層。每層都有相應的協議,具體如下圖:
下面是從網路上找到的tcp/ip通訊資料流
2、tcp協議
tcp是乙個屬於傳輸層的面向連線的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通訊協議。 為了確保資訊能夠確保準確無誤的到達,tcp採用了著名的三次握手策略。
tcp報文格式圖:
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,在三次握手中建立連線時出現。
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:
- 不要將確認序號ack與標誌位中的ack搞混了,注意大小寫。
- 確認方ack=發起方req+1,兩端配對。
3、三次握手
所謂三次握手(three-way handshake)即建立tcp連線,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:
- syn(synchronous建立聯機)
- ack(acknowledgement 確認)
- psh(push傳送)
- fin(finish結束)
- rst(reset重置)
- urg(urgent緊急)
- seq(sequence number 順序號碼)
- ack(acknowledge number 確認號碼 )
- established 建立,建立
(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 (number )=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包將長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
4、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。
5、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。
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