TCP是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
TCP数据封装在一个IP数据报中:
TCP报文数据格式
主要组成部分:
1.SYC:该位为1时,表示希望建立连接,并且进行序列号初始化设置。
2.ACK:该位为1时,「确认应答」的字段变为有效,TCP 规定除了最初建立连接时的 SYN
包之外该位必须设置为 1
。
3.RST:该位为1时,表示TCP连接中出现异常必须强制断开连接。
4.FIN:该位为1时,表示今后不会再有数据发送,希望断开连接。当通信结束希望断开连接时,通信双方的主机之间就可以相互交换FIN位置为1的TCP段。
是面向无连接的传输层协议,UDP 为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。
特点:
1.UDP是面向无连接的,
2.UDP发送网络包之后,不保证消息不丢失,不保证按顺序达到。
3.UDP是无状态协议,协议头只包含源和目的端口,不会使用特定的数据结构保存客户端和服务端的交互状态。
4.UDP不会进行拥塞控制,进行网络包发送时,不会去根据网络通道的拥塞情况,进行拥塞控制。
udp报文头部格式
TCP是面向连接的协议,所以使用TCP之前必须要先建立连接,而建立连接是通过三次握手来进行。客户端和服务端总共发送3个包以确认连接
(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,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。
简单来说,就是
1、建立连接时,客户端发送SYN包(SYN=i)到服务器,并进入到SYN-SEND状态,等待服务器确认
2、服务器收到SYN包,必须确认客户的SYN(ack=i+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN-RECV状态
3、客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认报ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据。
TCP为什么采用了三次握手,而不是二次握手呢?
为了实现可靠数据传输, TCP 协议的通信双方, 都必须维护一个序列号, 以标识发送出去的数据包中, 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值, 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤
如果只是两次握手, 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认, 另一方选择的序列号则得不到确认。
1.两次握手:无法防止历史连接的建立,会造成双方资源的浪费,也无法可靠的同步双方的序列号
2.同步双方的初始序列号:客户端和服务端的请求都必须是一来一回,这样才能保证双方的初始序列号是可靠的同步
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。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:
由于TCP连接时全双工的,因此,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,上图描述的即是如此。
(1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。
(2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个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),Server进入CLOSE_WAIT状态。
(3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。
(4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。
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。
我们都知道 TCP 连接建立是需要三次握手,假设攻击者短时间伪造不同 IP 地址的SYN
报文,服务端每接收到一个 SYN
报文,就进入SYN_RCVD
状态,但服务端发送出去的 ACK + SYN
报文,无法得到未知 IP 主机的 ACK
应答,久而久之就会占满服务端的 SYN 接收队列(未连接队列),使得服务器不能为正常用户服务。
解决方案一:
net.core.netdev_max_backlog
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
net.ipv4.tcp_abort_on_overflow
解决方案二:
设置tcp_syncookies,可以应对SYN攻击
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
cookie
值,再以 SYN + ACK 中的「序列号」返回客户端,accpet()
socket 接口,从「 Accept 队列」取出的连接。解决方案三:
通过引入一个中间代理来抵御SYN攻击。
方式一:接收SYN请求和响应SYN-ACK请求都由代理来完成,接收到第三次握手的ACK请求之后,代理与服务端正式建立连接。
方式二:
服务端响应SYN-ACK请求之后,代理立马给服务端发送一个ACK请求,使得SYN队列的请求立马得以释放,代理经过一段时间没有收到客户端的ACK请求,则会向服务端发送RET报文使服务端断开连接。
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