TCP协议随笔

传输控制协议TCP是面向连接、保证高可靠性(数据无丢失、数据无失序、数据无错误、数据无重复到达)传输层协议。

TCP/IP结构对应OSI

TCP/IP                                    OSI

应用层                                    应用层
                                            表示层
                                            会话层
                                        
传输层                                    传输层

网络层                                    网络层

网络接口层（又称数据链路层）     数据链路层
                                             物理层
                                        
                                        
TCP报文格式 :
    1. 序号：seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
    
    2. 确认序号：ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，ack=seq+1。
    
    3. 标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
    
        a. URG：紧急指针有效。
        b. ACK：确认序号有效。
        c. PSH：指示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满
        d. RST：重置连接(一般表示断开一个连接)。
        e. SYN：发起一个新连接。
        f. FIN：释放一个连接。
    
    *注意: 不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
            确认方ack=发起方seq+1，两端配对。
            

TCP三次握手 :
    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(已建立连接)状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
    
    * SYN攻击： 在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），
                此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。
                SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，
                Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，
                这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。
                SYN攻击是一种典型的DDOS(分布式拒绝服务)攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，
                即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：
                    netstat -nap | grep SYN_RECV
                    
                
TCP四次挥手 :
    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。
                   
                   
    * 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。