什么是tcp/ip协议?TCP的三次握手指的是什么

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什么是tcp/ip协议?TCP的三次握手指的是什么


   

1.背景介绍

TCP/IP协议是什么

通信协议是对计算机必须遵守的规则的描述,只有遵守这些规则,计算机之间才能进行通信。</p>
TCP/IP是传输控制协议/网络互联协议的简称。早期的TCP/IP模型是一个四层结构,从下往上依次是网络接口层、互联网层、传输层和应用层。后来在使用过程中,借鉴OSI七层参考模型,将网络接口层划分为了物理层和数据链路层,形成五层结构。

2.知识剖析

 IP 是无连接的通信协议,用于计算机之间的通信。
通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。
IP 负责将每个包路由至它的目的地。
每个计算机必须有一个 IP 地址才能够连入因特网。

每个 IP 包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机。

TCP 用于应用程序之间的通信,使用固定的连接
当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。
在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。
这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路,直到它被一方或双方关闭为止。
UDP 和 TCP 很相似,但是更简单,同时可靠性低于 TCP。



TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。
TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。
IP 负责计算机之间的通信。
TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,然后在它们到达的时候重新组合它们。
IP 负责将包发送至接受者。

3.常见问题

TCP是一个协议,那这个协议是如何定义的,它的数据格式是什么样子的呢?
三次握手又是什么?

如和拆除连接



4.解决方案

TCP是面向连接的,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。在TCP/IP协议中,TCP 协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号 并交换 TCP窗口大小信息。
即三次握手就是为了解决连接的问题

四次挥手


第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;
2.第二次握手:服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;
3.第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED(链接建立)状态,完成TCP三次握手。



1.第一次挥手:主机1(可以是客户端,也可以是服务器端),设置Sequence Number和Acknowledgment Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;
2.第二次挥手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我也没有数据要发送了,可以进行关闭连接了;
3.第三次挥手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入CLOSE_WAIT状态;
4.第四次挥手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭。

5.编码实战

6.扩展思考

当短时间大量不存在的IP不断发送SYN包会出现什么情况

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。
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包将产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攻击时一种典型的DDOS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



为什么一定要三次握手


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。比如:"已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下:client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。防止了服务器端的一直等待而浪费资源。


两次握手的问题在于服务器端不知道一个SYN是否是无效的,而三次握手机制因为客户端会给服务器回复第二次握手,
也意味着服务器会等待客户端的第三次握手,如果第三次握手迟迟不来,服务器便会认为这个SYN是无效的,释放相关资源。
但这时有个问题就是客户端完成第二次握手便认为连接已建立,而第三次握手可能在传输中丢失,服务端会认为连接是无效的,
这时如果Client端向Server写数据,Server端将以RST包响应,这时便感知到Server的错误。
总之,三次握手可以保证任何一次握手的失败都是可感知的,不会浪费资源

7.参考文献

https://zhuanlan.zhihu.com/p/33750590
http://blog.csdn.net/u013344815/article/details/72134950


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