小课堂
分享人：闵仕宇
1.背景介绍
2.知识剖析
3.常见问题
4.解决方案
5.编码实战
6.扩展思考
7.参考文献
8.更多讨论
TCP/IP协议是什么
通信协议是对计算机必须遵守的规则的描述，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。
TCP/IP协议族按照层次由上到下，层层包装。
IP 是无连接的通信协议,用于计算机之间的通信。
通过 IP，消息（或者其他数据）被分割为小的独立的包，并通过因特网在计算机之间传送。
IP 负责将每个包路由至它的目的地。
每个计算机必须有一个 IP 地址才能够连入因特网。
每个 IP 包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机。
TCP 用于应用程序之间的通信,使用固定的连接
当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。
在双方“握手”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。
这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。
UDP 和 TCP 很相似，但是更简单，同时可靠性低于 TCP。
TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。
TCP 负责应用软件（比如你的浏览器）和网络软件之间的通信。
IP 负责计算机之间的通信。
TCP 负责将数据分割并装入 IP 包，然后在它们到达的时候重新组合它们。
IP 负责将包发送至接受者。
如何建立TCP/IP连接
IP包如何路由至目标地址
到达目标地址的IP包如何检验完整性
如何拆除连接
建立TCP/IP的过程就是要讲的三次握手。
即三次握手就是为了解决连接的问题
建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。
（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第二次握手：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=J+1，随机产生一个值seq=K，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）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+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。
IP包有固定的报文格式，报头有所需要参数
如：源端口、目标端口、确认序号和标志域等。
拆除连接的时候，双方都需要关闭通道
即四次挥手
当短时间大量不存在的IP不断发送SYN包会出现什么情况
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（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。
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。
SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了
为什么一定要三次握手
当A想要建立连接时发送一个SYN，然后等待ACK，结果这个SYN因为网络问题没有及时到达B， 所以A在一段时间内没收到ACK后，再发送一个SYN，这次B顺利收到，接着A也收到ACK，这时A发送的第一个SYN终于到了B， 对于B来说这是一个新连接请求，然后B又为这个连接申请资源，返回ACK，然而这个SYN是个无效的请求，A收到这个SYN的ACK后也并不会理会它， 而B却不知道，B会一直为这个连接维持着资源，造成资源的浪费。
两次握手的问题在于服务器端不知道一个SYN是否是无效的，而三次握手机制因为客户端会给服务器回复第二次握手， 也意味着服务器会等待客户端的第三次握手，如果第三次握手迟迟不来，服务器便会认为这个SYN是无效的，释放相关资源。 但这时有个问题就是客户端完成第二次握手便认为连接已建立，而第三次握手可能在传输中丢失，服务端会认为连接是无效的， 这时如果Client端向Server写数据，Server端将以RST包响应，这时便感知到Server的错误。
总之，三次握手可以保证任何一次握手的失败都是可感知的，不会浪费资源
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By : 上海分院 闵仕宇