TCP 3-Way Handshake (SYN, SYN-ACK, ACK)

Co je to třícestné navazování spojení TCP?

Jedno TCP třícestný handshake je procedura, kterou klient a server používají na TCP/IP síť nastavit spolehlivé spojení před výměnou dat aplikace. Jak název napovídá, skládá se ze tří kroků, ve kterých si obě strany vyměňují synchronizační (SYN) a potvrzovací (ACK) pakety a dohodnou se na počátečních pořadových číslech, která budou používat.

Handshake je navržen tak, aby oba koncové body mohly symetricky iniciovat, vyjednávat a rušit TCP sockety. Po dokončení handshake je spojení plně duplexní – obě strany mohou odesílat a přijímat paralelně, dokud jedna z nich nevydá příkaz FIN k ukončení relace.

Typy TCP zpráv

Během handshake a teardownu se opakovaně objevují čtyři kontrolní příznaky.

TCP třícestný proces handshake

TCP komunikace vždy začíná třístranným navázáním kontaktu (handshake). Klient zahajuje konverzaci požadavkem na relaci se serverem.

Schéma třícestného handshake.

• Krok 1 – SYN: Klient odešle segment s nastaveným příznakem SYN. ​​Sdělí serveru „Chci zahájit komunikaci“ a navrhne počáteční pořadové číslo.
• Krok 2 – SYN-ACK: Server odpovídá segmentem, ve kterém jsou nastaveny příznaky SYN i ACK. ACK potvrzuje SYN klienta a SYN navrhuje vlastní počáteční pořadové číslo serveru.
• Krok 3 – ACK: Klient potvrdí SYN-ACK serveru finálním ACK. Spojení je nyní navázáno a obě strany mohou začít. transmitzpracování dat aplikace.

Příklad reálného světa

Zde je zpracovaný příklad s konkrétními pořadovými čísly.

• Hostitel X zahájí spojení odesláním TCP SYN paketu na server. Paket obsahuje náhodné počáteční pořadové číslo – například 4321 — který označuje začátek bajtového proudu, který hostitel X odešle.
• Server přijme SYN a odpoví SYN-ACK. Číslo ACK je pořadové číslo hostitele X zvýšené o 1 (4322) a SYN navrhne vlastní počáteční pořadové číslo serveru.
• Hostitel X odpoví finálním potvrzením (ACK), jehož potvrzovací číslo je pořadové číslo serveru zvýšené o 1.

Jakmile je výměna dat dokončena, TCP ukončí spojení pomocí čtyřcestné sekvence FIN/ACK, aby oba koncové body mohly socket čistě uvolnit.

Proč TCP potřebuje třícestné navazování spojení

Handshake není jen formalita – řeší tři konkrétní problémy, které s sebou nese spolehlivý přenos bajtového proudu:

• Synchronizace pořadových čísel: Oba protějšky se dozvědí počáteční pořadové číslo druhé strany, které TCP používá k detekci ztracených nebo neuspořádaných segmentů.
• Dohoda o stavu připojení: Třetí ACK potvrzuje, že SYN-ACK serveru dorazil, takže žádná strana nezačne odesílat data, dokud obě strany nejsou v ZALOŽENO stav.
• Ochrana proti duplicitním paketům: Náhodná počáteční pořadová čísla a časované stavy handshake zabraňují omylem přijímat zastaralé segmenty z předchozí relace.

Běžné problémy s TCP Handshake

Handshake je robustní, ale rozpadá se identifikovatelnými způsoby. Síťoví inženýři obvykle vidí jeden z následujících:

• SYN flood útoky: Zlomyslný klient odesílá tisíce SYNů, aniž by odpověděl na SYN-ACKy, čímž vyčerpává tabulku připojení serveru. Soubory cookie SYN jsou standardní obranou.
• Polootevřené spoje: Když se ztratí třetí potvrzení (ACK), spojení zůstane napůl otevřené a nakonec je vyčištěno po uplynutí časového limitu.
• Výpadky firewallu nebo NATu během provozu: Stavové middleboxy, které ztratí stav, mohou zahodit pakety SYN-ACK a nechat klienta znovu se pokusit o operaci.
• Resety RST: Pokud server nenaslouchá na požadovaném portu, odpoví na SYN pomocí RST, což pokus o navázání kontaktu okamžitě ukončí.

Nejčastější dotazy