文档章节

TCP 连接 三次握手原理

y
 yky20190625
发布于 07/16 11:23
字数 2701
阅读 9
收藏 0

作者:JAVA烂猪皮
链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/73467254
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
 

今天的这篇文章,重点是围绕着面试,我们应该掌握哪些比较重要的点,哪些是比较多被面试官给问到的,我觉得如果你能把我下面列举的一些点都记住、理解,我想就差不多了。

三次握手

当面试官问你为什么需要有三次握手、三次握手的作用、讲讲三次握手的时候,我想很多人会这样回答。

首先很多人会先讲下握手的过程:

  • 第一次握手:客户端给服务器发送一个 SYN 报文。
  • 第二次握手:服务器收到 SYN 报文之后,会应答一个 SYN+ACK 报文。
  • 第三次握手:客户端收到 SYN+ACK 报文之后,会回应一个 ACK 报文。
  • 服务器收到 ACK 报文之后,三次握手建立完成。

作用是为了确认双方的接收与发送能力是否正常。

这里我顺便解释一下为啥只有三次握手才能确认双方的接受与发送能力是否正常,而两次却不可以:

  • 第一次握手:客户端发送网络包,服务端收到了。

这样服务端就能得出结论:客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。

  • 第二次握手:服务端发包,客户端收到了。

这样客户端就能得出结论:服务端的接收、发送能力,客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。

  • 第三次握手:客户端发包,服务端收到了。

这样服务端就能得出结论:客户端的接收、发送能力正常,服务器自己的发送、接收能力也正常。

因此,需要三次握手才能确认双方的接收与发送能力是否正常。

这样回答其实也是可以的,但我觉得,这个过程我们应该要描述的更详细一点,因为三次握手的过程中,双方是由很多状态的改变的,而这些状态,也是面试官可能会问的点。

所以我觉得在回答三次握手的时候,我们应该要描述的详细一点,而且描述的详细一点意味着可以扯久一点。

加分的描述我觉得应该是这样:刚开始客户端处于 Closed 的状态,服务端处于 Listen 状态。

然后:

  • 第一次握手:客户端给服务端发一个 SYN 报文,并指明客户端的初始化序列号 ISN(c)。此时客户端处于 SYN_Send 状态。
  • 第二次握手:服务器收到客户端的 SYN 报文之后,会以自己的 SYN 报文作为应答,并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。

同时会把客户端的 ISN + 1 作为 ACK 的值,表示自己已经收到了客户端的 SYN,此时服务器处于 SYN_REVD 的状态。

  • 第三次握手:客户端收到 SYN 报文之后,会发送一个 ACK 报文,当然,也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值,表示已经收到了服务端的 SYN 报文,此时客户端处于 establised 状态。
  • 服务器收到 ACK 报文之后,也处于 establised 状态,此时,双方已建立起了链接。

三次握手的作用

三次握手的作用也是有好多的,多记住几个,保证不亏。例如:

  • 确认双方的接受能力、发送能力是否正常。
  • 指定自己的初始化序列号,为后面的可靠传送做准备。
  • 如果是 HTTPS 协议的话,三次握手这个过程,还会进行数字证书的验证以及加密密钥的生成。

单单这样还不足以应付三次握手,面试官可能还会问一些其他的问题,例如:

①(ISN)是固定的吗

三次握手的一个重要功能是客户端和服务端交换 ISN(Initial Sequence Number),以便让对方知道接下来接收数据的时候如何按序列号组装数据。

如果 ISN 是固定的,攻击者很容易猜出后续的确认号,因此 ISN 是动态生成的。

②什么是半连接队列

服务器第一次收到客户端的 SYN 之后,就会处于 SYN_RCVD 状态,此时双方还没有完全建立其连接,服务器会把此种状态下请求连接放在一个队列里,我们把这种队列称之为半连接队列。

当然还有一个全连接队列,就是已经完成三次握手,建立起连接的就会放在全连接队列中。如果队列满了就有可能会出现丢包现象。

这里在补充一点关于SYN-ACK 重传次数的问题:

  • 服务器发送完SYN-ACK包,如果未收到客户确认包,服务器进行首次重传,等待一段时间仍未收到客户确认包,进行第二次重传。
  • 如果重传次数超过系统规定的最大重传次数,系统将该连接信息从半连接队列中删除。

注意,每次重传等待的时间不一定相同,一般会是指数增长,例如间隔时间为 1s,2s,4s,8s......

③三次握手过程中可以携带数据吗

很多人可能会认为三次握手都不能携带数据,其实第三次握手的时候,是可以携带数据的。

也就是说,第一次、第二次握手不可以携带数据,而第三次握手是可以携带数据的。

为什么这样呢?大家可以想一个问题,假如第一次握手可以携带数据的话,如果有人要恶意攻击服务器,那他每次都在第一次握手中的 SYN 报文中放入大量的数据。

因为攻击者根本就不理服务器的接收、发送能力是否正常,然后疯狂着重复发 SYN 报文的话,这会让服务器花费很多时间、内存空间来接收这些报文。

也就是说,第一次握手可以放数据的话,其中一个简单的原因就是会让服务器更加容易受到攻击了。

而对于第三次的话,此时客户端已经处于 established 状态,也就是说,对于客户端来说,他已经建立起连接了,并且也已经知道服务器的接收、发送能力是正常的了,所以能携带数据页没啥毛病。

关于三次握手的,HTTPS 的认证过程能知道一下更好,不过我就不说了,留着写 HTTP 面试相关时的文章再说。

四次挥手

四次挥手也一样,千万不要对方一个 FIN 报文,我方一个 ACK 报文,再我方一个 FIN 报文,对方一个 ACK 报文。

然后结束,要说的详细一点,例如像下面这样就差不多了,要把每个阶段的状态记好,我上次面试就被问了几个了,呵呵。我答错了,还以为自己答对了,当时还解释的头头是道,呵呵。

 

 

刚开始双方都处于 establised 状态,假如是客户端先发起关闭请求,则:

  • 第一次挥手:客户端发送一个 FIN 报文,报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。
  • 第二次握手:服务端收到 FIN 之后,会发送 ACK 报文,且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值,表明已经收到客户端的报文了,此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。
  • 第三次挥手:如果服务端也想断开连接了,和客户端的第一次挥手一样,发给 FIN 报文,且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。
  • 第四次挥手:客户端收到 FIN 之后,一样发送一个 ACK 报文作为应答,且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值,此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。

需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态

  • 服务端收到 ACK 报文之后,就处于关闭连接了,处于 CLOSED 状态。

这里特别需要注意的就是 TIME_WAIT 这个状态了,这个是面试的高频考点,就是要理解,为什么客户端发送 ACK 之后不直接关闭,而是要等一阵子才关闭。

这其中的原因就是,要确保服务器是否已经收到了我们的 ACK 报文,如果没有收到的话,服务器会重新发 FIN 报文给客户端,客户端再次收到 ACK 报文之后,就知道之前的 ACK 报文丢失了,然后再次发送 ACK 报文。

至于 TIME_WAIT 持续的时间至少是一个报文的来回时间。一般会设置一个计时,如果过了这个计时没有再次收到 FIN 报文,则代表对方成功,就是 ACK 报文,此时处于 CLOSED 状态。

这里我给出每个状态所包含的含义,有兴趣的可以看看:

  • LISTEN:侦听来自远方 TCP 端口的连接请求。
  • SYN-SENT:在发送连接请求后等待匹配的连接请求。
  • SYN-RECEIVED:在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。
  • ESTABLISHED:代表一个打开的连接,数据可以传送给用户。
  • FIN-WAIT-1:等待远程 TCP 的连接中断请求,或先前的连接中断请求的确认。
  • FIN-WAIT-2:从远程 TCP 等待连接中断请求。
  • CLOSE-WAIT:等待从本地用户发来的连接中断请求。
  • CLOSING:等待远程 TCP 对连接中断的确认。
  • LAST-ACK:等待原来发向远程 TCP 的连接中断请求的确认。
  • TIME-WAIT:等待足够的时间以确保远程 TCP 接收到连接中断请求的确认。
  • CLOSED:没有任何连接状态。

最后,再放下三次握手与四次挥手的图:

 

© 著作权归作者所有

y
粉丝 0
博文 10
码字总数 13594
作品 0
荆州
私信 提问
SYN flooding on port

kernel: possible SYN flooding on port 80. Sending cookies. 以上是系统日志中的信息,可能是遭到SYN洪水攻击(SYN Flood)。 那什么是SYN Flood呢 SYN Flood攻击是一种典型的拒绝服务型(...

peng0819
2013/09/23
376
0
三次握手之抓包工具sniffer

前言 我相信伙伴们都听说过tcp/ip三次握手四次断开,今天我就用这个软件来演示一下! 本机IP地址:192.168.2.93 FTP服务器:192.168.2.212 TCP连接(三次握手) TCP第一次握手:192.168.2.93向1...

我不是九爷
2017/10/25
0
0
动画:用动画给面试官解释 TCP 三次握手过程

作者 | 小鹿 来源 | 公众号:小鹿动画学编程 写在前边 TCP 三次握手过程对于面试是必考的一个,所以不但要掌握 TCP 整个握手的过程,其中有些小细节也更受到面试官的青睐。 对于这部分掌握以...

小鹿同学R
10/12
0
0
常见面试题整理--计算机网络篇(每位开发者必备)

作者:路人甲 链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/24001696 来源:知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。 计算机网络相关的知识点是在面试过程中开发...

陈雨曦
2016/12/01
348
0
TCP三次握手与四次挥手

技术革命 格雷厄姆在《黑客与画家》中提到一个观点,历史上财富的积累无非两种方式---偷窃和抢夺。新技术革命的出现,财富的积累的新方式则是技术进步。 技术进步创造了无数的财富,而这个技...

起始页
2017/05/11
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

Podman 使用指南

> 原文链接:Podman 使用指南 Podman 原来是 CRI-O 项目的一部分,后来被分离成一个单独的项目叫 libpod。Podman 的使用体验和 Docker 类似,不同的是 Podman 没有 daemon。以前使用 Docker...

米开朗基杨
44分钟前
5
0
拯救 项目经理个人时间的5个技巧

优秀的项目经理都有一个共同点,那就是良好的时间管理能力。专业的项目经理会确保他们的时间投入富有成效,尽可能避免时间浪费。 时间管理叫做GTD,即Getting Things Done——“把事情做完”...

Airship
今天
6
0
LNMP环境介绍,Mariadb安装,服务管理,mariadb安装3

LNMP环境介绍 Nginx 处理的请求有两种,分为 静态与动态 图片,js,css,视频,音频,flash 等都是静态请求,这些数据都不是保存在数据库里面的 动态请求一般来说,需要的数据是在数据库里面...

doomcat
今天
1
0
前端技术之:Prisma Demo服务部署过程记录

安装前提条件: 1、已经安装了docker运行环境 2、以下命令执行记录发生在MackBook环境 3、已经安装了PostgreSQL(我使用的是11版本) 4、Node开发运行环境可以正常工作 首先需要通过Node包管...

popgis
今天
7
0
数组和链表

数组 链表 技巧一:掌握链表,想轻松写出正确的链表代码,需要理解指针获引用的含义: 对指针的理解,记住下面的这句话就可以了: 将某个变量赋值给指针,实际上就是将这个变量的地址赋值给指...

code-ortaerc
今天
4
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部