TCP三次握手

Posted 2020-11-07

一、三次握手建连过程

1. Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

   
   

2. 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=x+1，随机产生一个值seq=y，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. Client收到确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=y+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

二、重要概念

1. 半连接：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，此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。

2. 半连接队列：在三次握手协议中，服务器维护一个半连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=x）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于Syn_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

3. SYN-ACK重传次数：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。

4. 半连接存活时间：是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间，该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。

三、SYN攻击

    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。

四、内核参数相关

1.net.ipv4.tcp_synack_retries ＝ 2

    tcp_synack_retries 显示或设定 Linux 核心在回应 SYN 要求时会尝试多少次重新发送初始 SYN,ACK 封包后才决定放弃。

每一次重新发送封包都会耗费约 30 至 40 秒去等待才决定尝试下一次重新发送或决定放弃。tcp_synack_retries 的缺省值为 5，即每一个连线要在约 180 秒 (3 分钟) 后才确定逾时.

2.net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

    表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数

3.net.ipv4.tcp_syncookies = 1

    表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭。

    SYN Cookie是对TCP服务器端的三次握手协议作一些修改，专门用来防范SYN Flood攻击的一种手段。它的原理是，在TCP服务器收到TCP SYN包并返回TCP SYN+ACK包时，不分配一个专门的数据区，而是根据这个SYN包计算出一个cookie值。在收到TCP ACK包时，TCP服务器在根据那个cookie值检查这个TCP ACK包的合法性。如果合法，再分配专门的数据区进行处理未来的TCP连接