詳解TCP/IP的三次握手，四次分手技術

TCP/IP協議

TCP/IP不是一個協議，而是一個協議族的統稱。里面包括IP協議、IMCP協議、TCP協議。

這里有幾個需要注意的知識點：

互聯網地址：也就是IP地址，一般為網絡號+子網號+主機號

域名系統：通俗的來說，就是一個數據庫，可以將主機名轉換成IP地址

RFC：TCP/IP協議的標準文檔

端口號：一個邏輯號碼，IP包所帶有的標記

Socket：應用編程接口

數據鏈路層的工作特性：

為IP模塊發送和接收IP數據報

為ARP模塊發送ARP請求和接收ARP應答（ARP：地址解析協議，將IP地址轉換成MAC地址）

為RARP發送RARP請求和接收RARP應答

接下來我們了解一下TCP/IP的工作流程：

數據鏈路層從ARP得到數據的傳遞信息，再從IP得到具體的數據信息

IP協議

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IP協議頭當中，最重要的就是TTL（IP允許通過的最大網段數量）字段（八位），規定該數據包能穿過幾個路由之后才會被拋棄。

IP路由選擇

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ARP協議工作原理

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ICMP協議（網絡控制文協議）

將IP數據包不能傳送的錯誤信息傳送給主機

查詢報文

ping查詢：主機是否可達，通過計算間隔時間和傳送多少個包的數量

子網掩碼

時間戳：獲得當前時間

差錯報文

不產生的情況：

ICMP差錯報文不產生差錯報文

源地址為零地址、環目地址、廣播地址、多播地址

IP路由器選擇協議

靜態路由選擇

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靜態路由選擇

配置接口以默認方式生成路由表項，或者使用route add手動添加表項

ICMP報文（ICMP重定向報文）更新表項

動態路由選擇（只使用在路由之間）

RIP（路由信息協議）

分布式的基于距離向量（路由器到每一個目的網絡的距離記錄）的路由選擇協議

router承擔的工作：

給每一個已知路由器發送RIP請求報文，要求給出完整的路由表

如果接受請求，就將自己的路由表交給請求者；如果沒有，就處理IP請求表項（自己部分+跳數/沒有的部分+16）

接受回應，更新路由表

定期更新路由表（一般為30s，只能說太頻繁~）

OSPF（開放最短路徑優先協議）

分布式鏈路狀態（和這兩個路由器都有接口的網絡）協議

當鏈路狀態發生變化時，采用可靠的洪泛法，向所有的路由器發送信息（相鄰的所有路由器的鏈路狀態）

最終會建立一個全網的拓撲結構圖

TCP/IP的三次握手，四次分手

首先我們先來了解TCP報文段

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重要的標志我在圖中也有標記，重點了解標志位

ACK：確認序號有效

RST：重置連接

SYN：發起了一個新連接

FIN：釋放一個連接

三次握手的過程（客戶端我們用A表示，服務器端用B表示）

前提：A主動打開，B被動打開

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在建立連接之前，B先創建TCB（傳輸控制塊），準備接受客戶進程的連接請求，處于LISTEN（監聽）狀態

A首先創建TCB，然后向B發出連接請求，SYN置1，同時選擇初始序號seq=x，進入SYN-SEND（同步已發送）狀態

B收到連接請求后向A發送確認，SYN置1，ACK置1，同時產生一個確認序號ack=x+1。同時隨機選擇初始序號seq=y，進入SYN-RCVD（同步收到）狀態

A收到確認連接請求后，ACK置1，確認號ack=y+1，seq=x+1，進入到ESTABLISHED（已建立連接）狀態。向B發出確認連接，最后B也進入到ESTABLISHED（已建立連接）狀態。

簡單來說，就是

建立連接時，客戶端發送SYN包（SYN=i）到服務器，并進入到SYN-SEND狀態，等待服務器確認

服務器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ack=i+1）,同時自己也發送一個SYN包（SYN=k）,即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN-RECV狀態

客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認報ACK（ack=k+1）,此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手

在此穿插一個知識點就是SYN攻擊，那么什么是SYN攻擊？發生的條件是什么？怎么避免？

在三次握手過程中，Server發送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP連接稱為半連接（half-open connect），此時Server處于SYN_RCVD狀態，當收到ACK后，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地址，并向Server不斷地發送SYN包，Server回復確認包，并等待Client的確認，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不斷重發直至超時，這些偽造的SYN包將產時間占用未連接隊列，導致正常的SYN請求因為隊列滿而被丟棄，從而引起網絡堵塞甚至系統癱瘓。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上有大量半連接狀態且源IP地址是隨機的，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

四次分手的過程（客戶端我們用A表示，服務器端用B表示）

由于TCP連接時是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這一原則是當一方完成數據發送任務后，發送一個FIN來終止這一方向的鏈接。收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數據流動，既不會在收到數據，但是在這個TCP連接上仍然能夠發送數據，知道這一方向也發送了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。

前提：A主動關閉，B被動關閉

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有人可能會問，為什么連接的時候是三次握手，而斷開連接的時候需要四次揮手？

這是因為服務端在LISTEN狀態下，收到建立連接請求的SYN報文后，把ACK和SYN放在一個報文里發送給客戶端。而關閉連接時，當收到對方的FIN 報文時，僅僅表示對方不再發送數據了但是還能接收數據，己方也未必全部數據都發送給對方了，所以己方可以立即close，也可以發送一些數據給對方后，再發送FIN報文給對方來表示同意現在關閉連接，因此，己方ACK和FIN一般都會分開發送。

A發送一個FIN，用來關閉A到B的數據傳送，A進入FIN_WAIT_1狀態。

B收到FIN后，發送一個ACK給A，確認序號為收到序號+1（與SYN相同，一個FIN占用一個序號），B進入CLOSE_WAIT狀態。

B發送一個FIN，用來關閉B到A的數據傳送，B進入LAST_ACK狀態。

A收到FIN后，A進入TIME_WAIT狀態，接著發送一個ACK給B，確認序號為收到序號+1，B進入CLOSED狀態，完成四次揮手。

簡單來說就是

客戶端A發送一個FIN，用來關閉客戶A到服務器B的數據傳送（報文段4）。

服務器B收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1（報文段5）。和SYN一樣，一個FIN將占用一個序號。

服務器B關閉與客戶端A的連接，發送一個FIN給客戶端A（報文段6）。

客戶端A發回ACK報文確認，并將確認序號設置為收到序號加1（報文段7）。

A在進入到TIME-WAIT狀態后，并不會馬上釋放TCP，必須經過時間等待計時器設置的時間2MSL（最長報文段壽命），A才進入到CLOSED狀態。為什么？

為了保證A發送的最后一個ACK報文段能夠到達B

防止“已失效的連接請求報文段”出現在本連接中