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

Що таке тристороннє рукостискання TCP?

Команда Тристороннє рукостискання TCP це процедура, яку використовують клієнт і сервер на Мережа TCP/IP встановити надійне з’єднання перед обміном будь-якими даними програми. Як випливає з назви, це складається з трьох кроків, на яких обидві сторони обмінюються пакетами синхронізації (SYN) та підтвердження (ACK) і узгоджують початкові порядкові номери, які вони використовуватимуть.

Рукостискання розроблено таким чином, щоб обидві кінцеві точки могли симетрично ініціювати, узгоджувати та розривати TCP-сокети. Після завершення рукостискання з'єднання стає повнодуплексним — обидві сторони можуть надсилати та отримувати дані паралельно, доки одна з них не видасть команду FIN для закриття сеансу.

Типи TCP-повідомлень

Чотири контрольні прапорці з'являються неодноразово під час рукостискання та розриву.

Процес тристороннього рукостискання TCP

TCP-трафік завжди починається з тристороннього рукостискання. Клієнт ініціює розмову, запитуючи сеанс із сервером.

Діаграма тристороннього рукостискання.

• Крок 1 — SYN: Клієнт надсилає сегмент із встановленим прапорцем SYN. ​​Він повідомляє серверу: «Я хочу розпочати зв'язок» та пропонує початковий порядковий номер.
• Крок 2 — SYN-ACK: Сервер відповідає сегментом, у якому встановлено прапорці SYN та ACK. ACK підтверджує SYN клієнта, а SYN пропонує власний початковий порядковий номер сервера.
• Крок 3 — ПІДТВЕРДЖЕННЯ: Клієнт підтверджує SYN-ACK сервера остаточним підтвердженням. З'єднання тепер встановлено, і обидві сторони можуть розпочати transmitдані програми.

Реальний приклад

Ось розв'язаний приклад з конкретними порядковими номерами.

• Хост X розпочинає з'єднання, надсилаючи TCP SYN-пакет на сервер. Пакет містить випадковий початковий порядковий номер, наприклад, 4321 — що позначає початок потоку байтів, який надсилатиме хост X.
• Сервер отримує SYN та відповідає SYN-ACK. Номер ACK – це порядковий номер хоста X, збільшений на 1 (4322), а SYN пропонує власний початковий порядковий номер сервера.
• Хост X відповідає остаточним підтвердженням (ACK), номер підтвердження якого дорівнює порядковому номеру сервера, збільшеному на 1.

Після завершення обміну даними TCP розриває з'єднання за допомогою чотиристоронньої послідовності FIN/ACK, щоб обидві кінцеві точки могли коректно звільнити сокет.

Чому TCP потрібне тристороннє рукостискання

Рукостискання — це не просто формальність, воно вирішує три конкретні проблеми, пов'язані з надійним транспортуванням байтового потоку:

• Синхронізація порядкових номерів: обидва вузли дізнаються початковий порядковий номер іншої сторони, який TCP використовує для виявлення втрачених або невпорядкованих сегментів.
• Угода про стан підключення: Третє підтвердження (ACK) підтверджує отримання SYN-ACK сервера, тому жодна зі сторін не починає надсилати дані, доки обидві не отримають ВСТАНОВЛЕНО стан.
• Захист від дублікатів пакетів: Випадкові початкові порядкові номери та часові стани рукостискання запобігають помилковому прийняттю застарілих сегментів з попереднього сеансу.

Поширені проблеми з TCP-підтвердженням

Рукостискання є надійним, але воно може порушуватися різними способами. Мережеві інженери зазвичай бачать одне з наступного:

• SYN-атаки з перевантаженням: Зловмисний клієнт надсилає тисячі SYN-повідомлень, не відповідаючи на SYN-ACK-повідомлення, вичерпуючи таблицю підключень сервера. SYN-файли cookie є стандартним захистом.
• Напіввідкриті з'єднання: Коли третє підтвердження (ACK) втрачається, з'єднання залишається напіввідкритим і зрештою очищується через тайм-аут.
• Зниження брандмауера або NAT під час роботи: Проміжні блоки з функцією збереження стану, які втрачають стан, можуть скидати пакети SYN-ACK і змушувати клієнта повторювати спробу.
• Скидання RST: Якщо сервер не прослуховує запитуваний порт, він відповідає SYN запитом RST, що негайно завершує спробу.

Поширені запитання