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

Τι είναι η τριμερής χειραψία TCP;

The TCP Τριπλή Χειραψία είναι η διαδικασία που χρησιμοποιούν ένας πελάτης και ένας διακομιστής σε ένα Δίκτυο TCP/IP για τη δημιουργία μιας αξιόπιστης σύνδεσης πριν από την ανταλλαγή οποιωνδήποτε δεδομένων εφαρμογής. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αποτελείται από τρία βήματα στα οποία και οι δύο πλευρές ανταλλάσσουν πακέτα συγχρονισμού (SYN) και επιβεβαίωσης (ACK) και συμφωνούν στους αρχικούς αριθμούς ακολουθίας που θα χρησιμοποιήσουν.

Η χειραψία έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε και τα δύο τελικά σημεία να μπορούν να ξεκινούν, να διαπραγματεύονται και να τερματίζουν συμμετρικά τις υποδοχές TCP. Μόλις ολοκληρωθεί η χειραψία, η σύνδεση είναι πλήρως αμφίδρομη — και οι δύο πλευρές μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν παράλληλα μέχρι να εκδώσουν ένα FIN για να κλείσουν την περίοδο λειτουργίας.

Τύποι μηνυμάτων TCP

Τέσσερις σημαίες ελέγχου εμφανίζονται επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της χειραψίας και της απενεργοποίησης.

Διαδικασία χειραψίας τριών κατευθύνσεων TCP

Η κίνηση TCP ξεκινά πάντα με μια τριμερή χειραψία. Ο πελάτης ξεκινά τη συνομιλία ζητώντας μια συνεδρία με τον διακομιστή.

Διάγραμμα χειραψίας 3 κατευθύνσεων.

• Βήμα 1 — ΣΥΝΔΕΣΗ: Ο πελάτης στέλνει ένα τμήμα με ορισμένη τη σημαία SYN. ​​Λέει στον διακομιστή «Θέλω να ξεκινήσω την επικοινωνία» και προτείνει έναν αρχικό αριθμό ακολουθίας.
• Βήμα 2 — SYN-ACK: Ο διακομιστής απαντά με ένα τμήμα στο οποίο έχουν οριστεί και οι δύο σημαίες SYN και ACK. Το ACK επιβεβαιώνει το SYN του πελάτη και το SYN προτείνει τον αρχικό αριθμό ακολουθίας του διακομιστή.
• Βήμα 3 — ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ: Ο πελάτης επιβεβαιώνει το SYN-ACK του διακομιστή με ένα τελικό ACK. Η σύνδεση έχει πλέον δημιουργηθεί και και οι δύο πλευρές μπορούν να ξεκινήσουν. transmitδεδομένα εφαρμογής.

Παράδειγμα πραγματικού κόσμου

Ακολουθεί ένα επεξεργασμένο παράδειγμα με συγκεκριμένους αριθμούς ακολουθίας.

• Ο κεντρικός υπολογιστής X ξεκινά τη σύνδεση στέλνοντας ένα πακέτο TCP SYN στον διακομιστή. Το πακέτο φέρει έναν τυχαίο αρχικό αριθμό ακολουθίας — για παράδειγμα, 4321 — αυτό σηματοδοτεί την αρχή της ροής byte που θα στείλει ο Host X.
• Ο διακομιστής λαμβάνει το SYN και απαντά με ένα SYN-ACK. Ο αριθμός ACK είναι ο αριθμός ακολουθίας του κεντρικού υπολογιστή Χ αυξημένος κατά 1 (4322), και το SYN προτείνει τον δικό του αρχικό αριθμό ακολουθίας του διακομιστή.
• Ο host X απαντά με ένα τελικό ACK του οποίου ο αριθμός επιβεβαίωσης είναι ο αριθμός ακολουθίας του server αυξημένος κατά 1.

Μόλις ολοκληρωθεί η ανταλλαγή δεδομένων, το TCP διακόπτει τη σύνδεση με μια τετραπλή ακολουθία FIN/ACK, έτσι ώστε και τα δύο άκρα να μπορούν να απελευθερώσουν την υποδοχή χωρίς προβλήματα.

Γιατί το TCP χρειάζεται τριμερή χειραψία

Η χειραψία δεν είναι απλώς μια τυπικότητα — λύνει τρία συγκεκριμένα προβλήματα που συνοδεύουν την αξιόπιστη μεταφορά byte-stream:

• Συγχρονισμός αριθμών ακολουθίας: Και οι δύο ομότιμοι μαθαίνουν τον αρχικό αριθμό ακολουθίας της άλλης πλευράς, τον οποίο χρησιμοποιεί το TCP για την ανίχνευση χαμένων ή εκτός σειράς τμημάτων.
• Συμφωνία κατάστασης σύνδεσης: Το τρίτο ACK επιβεβαιώνει ότι έφτασε το SYN-ACK του διακομιστή, επομένως καμία πλευρά δεν ξεκινά την αποστολή δεδομένων μέχρι να βρεθούν και οι δύο στο ΚΑΘΙΕΡΩΜΕΝΟΣ κατάσταση.
• Προστασία από διπλότυπα πακέτα: Οι τυχαίοι αρχικοί αριθμοί ακολουθίας και οι χρονικά καθορισμένες καταστάσεις χειραψίας εμποδίζουν την κατά λάθος αποδοχή παλιών τμημάτων από μια προηγούμενη συνεδρία.

Συνήθη προβλήματα με την χειραψία TCP

Η χειραψία είναι ισχυρή, αλλά διαταράσσεται με αναγνωρίσιμους τρόπους. Οι μηχανικοί δικτύων συνήθως βλέπουν ένα από τα ακόλουθα:

• Επιθέσεις πλημμύρας SYN: Ένας κακόβουλος πελάτης στέλνει χιλιάδες SYN χωρίς να απαντήσει στα SYN-ACK, εξαντλώντας τον πίνακα σύνδεσης του διακομιστή. Τα cookies SYN είναι η τυπική άμυνα.
• Ημι-ανοιχτές συνδέσεις: Όταν χαθεί το τρίτο ACK, η σύνδεση παραμένει μισάνοιχτη και τελικά καθαρίζεται με ένα χρονικό όριο.
• Απώλειες δεδομένων κατά τη διάρκεια του τείχους προστασίας ή του NAT: Τα middlebox με κατάσταση που χάνουν την κατάσταση τους μπορούν να απορρίψουν πακέτα SYN-ACK και να αφήσουν τον πελάτη να προσπαθήσει ξανά.
• Επαναφορές RST: Εάν ο διακομιστής δεν ακούει στην αιτούμενη θύρα, απαντά σε ένα SYN με ένα RST, το οποίο τερματίζει αμέσως την προσπάθεια.

Συχνές Ερωτήσεις