【计算机网络 - 基础问题】每日 3 题(二十七)

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79. 第二次握手丢失了,会发生什么?

当服务端收到客户端的第一次握手后,就会回 SYN-ACK 报文给客户端,这个就是第二次握手,此时服务端会进入 SYN_RCVD 状态。

第二次握手的 SYN-ACK 报文其实有两个目的 :

  • 第二次握手里的 ACK, 是对第一次握手的确认报文;
  • 第二次握手里的 SYN,是服务端发起建立 TCP 连接的报文;

所以,如果第二次握手丢了,就会发生比较有意思的事情,具体会怎么样呢?

因为第二次握手报文里是包含对客户端的第一次握手的 ACK 确认报文,所以,如果客户端迟迟没有收到第二次握手,那么客户端就觉得可能自己的 SYN 报文(第一次握手)丢失了,于是客户端就会触发超时重传机制,重传 SYN 报文。

然后,因为第二次握手中包含服务端的 SYN 报文,所以当客户端收到后,需要给服务端发送 ACK 确认报文(第三次握手),服务端才会认为该 SYN 报文被客户端收到了。

那么,如果第二次握手丢失了,服务端就收不到第三次握手,于是服务端这边会触发超时重传机制,重传 SYN-ACK 报文。

在 Linux 下,SYN-ACK 报文的最大重传次数由 tcp_synack_retries内核参数决定,默认值是 5。

# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries
5

因此,当第二次握手丢失了,客户端和服务端都会重传:

  • 客户端会重传 SYN 报文,也就是第一次握手,最大重传次数由 tcp_syn_retries内核参数决定;
  • 服务端会重传 SYN-ACK 报文,也就是第二次握手,最大重传次数由 tcp_synack_retries 内核参数决定。

80. 第三次握手丢失了,会发生什么?

客户端收到服务端的 SYN-ACK 报文后,就会给服务端回一个 ACK 报文,也就是第三次握手,此时客户端状态进入到 ESTABLISH 状态。

因为这个第三次握手的 ACK 是对第二次握手的 SYN 的确认报文,所以当第三次握手丢失了,如果服务端那一方迟迟收不到这个确认报文,就会触发超时重传机制,重传 SYN-ACK 报文,直到收到第三次握手,或者达到最大重传次数。

注意,ACK 报文是不会有重传的,当 ACK 丢失了,就由对方重传对应的报文。

81. 什么是 SYN 攻击?如何避免 SYN 攻击?

我们都知道 TCP 连接建立是需要三次握手,假设攻击者短时间伪造不同 IP 地址的 SYN 报文,服务端每接收到一个 SYN 报文,就进入SYN_RCVD 状态,但服务端发送出去的 ACK + SYN 报文,无法得到未知 IP 主机的 ACK 应答,久而久之就会占满服务端的半连接队列,使得服务端不能为正常用户服务。

先跟大家说一下,什么是 TCP 半连接和全连接队列。

在 TCP 三次握手的时候,Linux 内核会维护两个队列,分别是:

  • 半连接队列,也称 SYN 队列;
  • 全连接队列,也称 accept 队列;

我们先来看下 Linux 内核的 SYN 队列(半连接队列)与 Accpet 队列(全连接队列)是如何工作的?

正常流程:

  • 当服务端接收到客户端的 SYN 报文时,会创建一个半连接的对象,然后将其加入到内核的「SYN 队列」;
  • 接着发送 SYN + ACK 给客户端,等待客户端回应 ACK 报文;
  • 服务端接收到 ACK 报文后,从「SYN 队列」取出一个半连接对象,然后创建一个新的连接对象放入到「Accept 队列」;
  • 应用通过调用 accpet() socket 接口,从「Accept 队列」取出连接对象。

不管是半连接队列还是全连接队列,都有最大长度限制,超过限制时,默认情况都会丢弃报文。

SYN 攻击方式最直接的表现就会把 TCP 半连接队列打满,这样当 TCP 半连接队列满了,后续再在收到 SYN 报文就会丢弃,导致客户端无法和服务端建立连接。

避免 SYN 攻击方式,可以有以下四种方法:

  • 调大 netdev_max_backlog;
  • 增大 TCP 半连接队列;
  • 开启 tcp_syncookies;
  • 减少 SYN+ACK 重传次数
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