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客户端与服务器之间数据的发送和返回的过程当中需要创建一个叫TCP connection的东西由于TCP不存在连接的概念只存在请求和响应请求和响应都是数据包它们之间都是经过由TCP创建的一个从客户端发起服务器接收的类似连接的通道这个连接可以一直保持http请求是在这个连接的基础上发送的;在一个TCP的连接上是可以发送多个http请求的
二:TCP的报文格式
1:TCP在传输层和网络层数据传输的过程
TCP协议是在传输层端到端的传输信息既然说到传输层协议那么就讲一下传输层协议在数据传输过程中的位置: 左边家庭要给右边家庭通信中的应用层和传输层和网络层 左边家庭的孩子小红应用层中 应用进程写了一封信应用消息然后小红将信交给了哥哥李雷传输层李雷将信放入到家门口的信箱里邮递员来了将信取走放到了邮政汽车上然后邮政汽车肯定不是直达的他们到了转运中心路由器转到另一辆汽车上根据时间成本路线成本等选择一条路继续运输网络层)。
2:TCP报文 其中比较重要的字段
a:序号sequence number
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。
对序号的补充: 应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流然后TCP把数据流分区成适当长度的 报文段 通常受该计算机连接的网络的 数据链路层 的 最大传输单元 MTU 的限制。之后TCP把结果包传给IP层由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层**。TCP为了保证不发生丢包就给每个包一个序号同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。**然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认 ACK 如果发送端实体在合理的往返时延RTT内未收到确认那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个 校验和 函数来检验数据是否有错误在发送和接收时都要计算校验和。
b:确认序号acknowledgement number
Ack序号占32位只有ACK标志位为1时确认序号字段才有效AckSeq1。
c:标志位Flags
共6个即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具体含义如下 URG紧急指针urgent pointer有效。 ACK确认序号有效,确认接收到消息 PSH接收方应该尽快将这个报文交给应用层。 RST重置连接。 SYN发起一个新连接。 FIN释放一个连接。 三:TCP的三次握手的图示
1:图示
所谓的三次握手即TCP连接的建立。这个连接必须是一方主动打开另一方被动打开的。 以下为客户端主动发起连接的图解
2:客户端各个状态
CLOSED状态:为关闭状态 SYN_SENT状态:为请求连接状态 当你要访问其它的计算机的服务时首先要发个同步信号给该端口此时状态为SYN_SENT如果连接成功了就变为ESTABLISHED此时SYN_SENT状态非常短暂。 ESTABLISHED状态:连接成功
3:服务端的各个状态:
LISTENING状态:监听状态 State显示是LISTENING时表示处于侦听状态就是说该端口是开放的等待连接但还没有被连接。就像你房子的门已经敞开的但还没有人进来。 SYN-RCVD状态:收到和发送一个连接请求后等待对方对连接请求的确认。 ESTABLISHED状态:连接成功
补充SYN-RCVD状态 当服务器收到客户端发送的同步信号时将标志位ACK和SYN置1发送给客户端此时服务器端处于SYN_RCVD状态 如果连接成功了就变为ESTABLISHED正常情况下SYN_RCVD状态非常短暂。如果发现有很多SYN_RCVD状态那你的机器有可能被SYN Flood的DoS(拒绝服务攻击)攻击了。
SYN Flood的攻击原理是 在进行三次握手时攻击软件向被攻击的服务器发送SYN连接请求(握手的第一步) 但是这个地址是伪造的如攻击软件随机伪造了51.133.163.104、65.158.99.152等等地址。 服务器 在收到连接请求时将标志位 ACK和 SYN 置1发送给客户端(握手的第二步) 但是这些客户端的IP地址都是伪造的服务器根本找不到客户机也就是说握手的第三步不可能 完成。这种情况下服务器端一般会重试(再次发送SYNACK给客户端)并等待一段时间后丢弃这个 未完成的连接这段时间的长度我们称为SYN Timeout一般来说这个时间是分钟的数量级 (大约为30秒-2分钟);一个用户出现异常导致服务器的一个线程等待1分钟并不是什么很大的问题 但如果有一个恶意的攻击者大量模拟这种情况服务器端将为了维护一个非常大的半连接列表而 消耗非常多的资源----数以万计的半连接即使是简单的保存并遍历也会消耗非常多的 CPU 时间和内存何况还要不断对这个列表中的IP进行SYNACK的重试。 此时从正常客户的角度看来服务器失去响应这种情况我们称做 服务器端受到了 SYN Flood攻击(SYN洪水攻击 )
百度百科
4:TCP三次握手的过程
握手之前主动打开连接的客户端结束CLOSED阶段被动打开的服务器端也结束CLOSED阶段并进入LISTEN阶段。随后开始“三次握手”
a:首先客户端先向服务器端发送一个TCP报文
标记位为SYN表示“请求建立新连接”; 序号为SeqXX一般为1传输信息的时候每个数据包的序号) 随后客户端进入SYN-SENT阶段请求连接的阶段。
b:服务器端收到来自客户端的TCP报文之后,结束LISTEN阶段。并返回一段报文
标志位为SYN和ACK表示“确认客户端的报文Seq序号有效服务器能正常接收客户端发送的数据并同意创建新连接”即告诉客户端服务器收到了你的数据 序号为Seqy返回一个收到信息的数据包 并给其标序号为y 确认号为Ackx1表示收到客户端的序号Seq并将其值加1作为自己确认号Ack的值两端配对 接收到消息 并反馈的过程随后服务器端进入SYN-RCVD阶段。 ACK:代表确认收到消息
c:客户端接收到来自服务器确认收到数据的TCP报文后明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的结束SYN-SENT阶段并返回一段TCP报文
标志位为ACK表示“确认收到服务器端同意连接的信号”即告诉服务器我知道你收到我发的数据了 序号为Seqx1表示收到服务器端的确认号Ack并将其值作为自己的序号值 确认号为Acky1表示收到服务器端序号Seq并将其值加1作为自己的确认号Ack的值 随后客户端进入ESTABLISHED阶段。即成功建立了连接
d:关于确认号Ack和数据包的序号Seq值得变化
Ack确认号:就是确认收到消息后 返回给 发送端的 序号Ack 发起方的Seq 1 即就是下次发送的端的seq序号 ACK确认序号Seq有效:确认发送的数据包的成功到达 Seq:序号:给每个数据包一个序号保证接受端可以按序收到数据包首次握手的时候 Seq 上次握手的时候的Ack值如果没有 则可以是任意值
在客户端与服务器端传输的TCP报文中双方的确认号Ack和序号Seq的值都是在彼此Ack和Seq值的基础上进行计算的这样做保证了TCP报文传输的连贯性。一旦出现某一方发出的TCP报文丢失便无法继续握手以此确保了三次握手的顺利完成
5:为甚要三次握手
a:为了防止服务器端开启一些无用的连接增加服务器开销
第一次握手客户端发送的TCP报文服务端成功接收然后第二次握手服务端返回一个确认收到消息的TCP报文但这个报文因为某些原因丢失了那么客户端就一直收不到这个TCP报文的客户端设置了一个超时时间超过了就重新发送一个TCP连接请求那么如果没有第三次握手的话服务端是不知道客户端是否收到服务返回的信息的这样没有给服务器端一个创建还是关闭连接端口的请求服务器端的端口就一直开着等到客户端因超时重新发出请求时服务器就会重新开启一个端口连接。那么服务器端上没有接收到请求数据的上一个端口就一直开着长此以往这样的端口多了就会造成服务器端开销的严重浪费。
b: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。
已经失效的客户端发出的请求信息由于某种原因传输到了服务器端服务器端以为是客户端发出的有效请求接收后产生错误。
c:总结
也可以这样理解“第三次握手”是客户端向服务器端发送数据这个数据就是要告诉服务器客户端有没有收到服务器“第二次握手”时传过去的数据。若发送的这个数据是“收到了”的信息接收后服务器就正常建立TCP连接否则建立TCP连接失败服务器关闭连接端口。由此减少服务器开销和接收到失效请求发生的错误。如果第三次握手失败的话那服务端就关闭连接
参考自
