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TCP协议全解析
1. TCP报文格式
TCP（传输控制协议）是互联网中用于机器之间传输数据的核心协议。它的报文结构分为五个部分，每个部分都承担着重要的职责。
1.1 序号（Sequence Number）
- 作用：序号用于标识从TCP源端向目的端发送的数据包，每个数据包都有独特的序号。
- 长度：占用32位，即4字节。
1.2 确认序号（Acknowledgment Number）
- 作用：只有当ACK（确认）标志位为1时，确认序号才起作用，其值等于发送方 данные包的序号加一（Ack = Seq + 1）。
- 长度：占用32位，即4字节数字。
1.3 标志位（Control Flags）
- 意义：标志位共6位，分别代表URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN六个控制命令。
- URG：紧急指针有效。
- ACK：确认序号有效。
- PSH：让接收方立即处理数据。
- RST：重置连接。
- SYN：表示请求建立新连接。
- FIN：表示释放连接。
1.4 校验和（Checksum）
- 作用：用于验证数据包完整性，防止数据传输过程中发生错误或篡改。
1.5 无连接（Window Size）
- 作用：表示接收方能够接收的数据量。
- 意义：了解接收方的缓冲空间，以决定是否发送更大的数据包。
2. TCP连接的建立与终止
2.1 连接建立（三次握手）
第一次握手：
- 客户端（Client）发送SYN包，标志位SYN置为1，随机生成初始序号Seq，并进入SYN-SENT状态。
第二次握手：
- 服务器（Server）接收SYN包后，发送SYN-ACK包，标志位SYN和ACK置为1，确认Seq加一（Ack = Seq + 1），随机生成响应序号Ack，并进入SYN-RCVD状态。
第三次握手：
- 客户端接收到SYN-ACK包后，发送ACK包，标志位ACK置为1，确认服务器生成的序号Ack。双方完成握手，进入ESTABLISHED状态，数据传输开始。
2.2 连接终止（四次挥手）
由于TCP是全双工流量控制，连接的关闭需要从两端同时完成。四次挥手是实现这一过程的必要步骤。
第一次挥手：
- 客户端发送FIN包，表示愿意关闭连接，发送序号占位符（未使用实际数据），进入FIN-WAIT状态。
第二次挥手：
- 服务器接收到FIN包后，发送ACK包，确认序号为接收到的Seq + 1。等待数据传输完成，进入CLOSE-WAIT状态。
第三次挥手：
- 服务器发送FIN包，表示同意关闭连接，进入LAST-ACK状态。
第四次挥手：
- 客户端接收到FIN包后，发送ACK包，确认接收到的Seq + 1。进入TIME-WAIT状态，等待2MSL时间（最大报文段生存时间），确保双方确认连接关闭。
3. TCP数据传输与拆包
TCP是流式协议，没有固定消息边界，数据可分为多个段传输。为了防止数据包被拆分或重组，应用层需要定义边界。常用的方法是使用换行符分割数据。
4. TCP攻击与防护
4.1 分析常见TCP攻击及其防护措施
Ping of Death攻击：
- 原理：发送超大IP包，触发数据包分解，导致服务器资源耗尽。
- 预防：升级系统防护补丁。
SYN Flood攻击：
- 原理：不断发送SYN包，阻塞服务器处理引起服务中断。
- 预防：降低SYN队列大小，设置严格的访问控制列表。
Smurf攻击：
- 原理：发送异常ICMP数据包，导致目标主机遭受多达攻击。
- 预防：禁止转发广播地址。
Teardown攻击：
LandAttack攻击：
- 原理：伪造SYN包，诱使服务器发回ACK包形成空连接。
IP欺骗攻击：
- 原理：利用RST位伪装作为重置请求，打断合法连接。
DOS攻击：
- 原理：通过高强度数据包耗尽服务器资源。
- 预防：部署负载均衡和防火墙策略。
每个攻击都有其独特的机制，严重时需要针对性应对措施。
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