TCP相關問題1

1.TCP主動斷開連接方為什么需要等待2MSL

如上圖所示:在被動鏈接方調用close，發送FIN時進入LAST_ACK狀態，但未收到主動連接方的ack確認，需要被動連接方重新發送一個FIN，而為什么是2MSL，一般認為丟失ack在網絡中生存的時間是1MSL，重傳FIN也需要1MSL，所以需要等待2MSL時間。

2.SYN什么時候被丟棄？

• TCP的半連接隊列和全連接隊列滿了，造成SYN被丟棄

• 開啟tcp_tw_recycle參數，并且在NAT環境下，造成SYN被丟棄

a.TCP中linux 內核維持兩個隊列，半連接隊列和全連接隊列

三次握手過程 ：

1. 服務端收到客戶端SYN請求請求后，內核會把該連接存儲到半連接隊列，并向客戶端響應SYN+ACK。
2. 接著客戶端會返回ACK，服務端收到第三次握手的ACK后，內核會把連接從半連接隊列(listen)移除。
3. 然后創建新的完全連接，并將其添加到accept完全隊列，等待進程調用accept函數時把連接取出來。

• 半連接隊列滿了：大量SYN同時道道服務端，導致SYN被丟棄，會造成SYN泛洪攻擊。

  • 解決方案：

    ? 1.增加半連接隊列。

    ? 2.開啟tcp_syncookies

    ? 3.減少syn+ack重傳次數

• 全連接隊列滿了:在服務端并發處理大量請求，如果accept隊列過小時或者應用程序accept不及時，會造成accept隊列滿了，這是之后的連接會被丟棄，這樣會造成服務端請求數量上不去的問題。

  • 解決方案：

    ? 1.調大accept隊列最大長度，通過accept 的backlog參數以及samaconnect參數

    ? 2.檢查系統或者程序代碼為什么accept不及時。

b.開啟tcp_tw_recycle參數，并且在NAT環境下，造成SYN被丟棄

? 2.前因

? TCP四次揮手過程中主動斷開方會有一個TIME_WAIT狀態，這個狀態會有2MSL等待時間變為CLOSE狀態。

• 前因1：在linux操作系統中，TIME_WAIT等待時間2MSL為60s。主動斷開方需要等待2MSL時間端口才能被釋放。

• 前因2：客戶端主動斷開連接并且大量主動斷開連接。客戶端一直占用連接，2MSL時間內端口一直被占用，一般開啟的端口號為32768~61000,資源有限。如果客戶端發起大量連接，并且斷開進入TIME_WAIT狀態，端口被占用導致后面其他客戶端無端口可用。

  小結：TCP要解決當前沒有端口可用，客戶端還要建立連接，所以誕生了tcp_tw_recycle

• 前因3：

  • tcp_tw_recycle,如果選項開啟的話，允許處于TIME_WAIT狀態的連接被快速回收。
  • tcp_tw_reuse,如果選項開啟的話，在調用connect函數時，如果內核選擇到的端口已經被相同的四元組占用時，就會判斷是否處于TIME_WAIT狀態，如果狀態處于TIME_WAIT，并且狀態持續時間超過了1s，那么就會重用這個連接，然后可以正常使用這個端口了,只使用于連接發起方

• 前因4：開啟了recycle和timestamp選項，觸發PAWS機制（per-host的PAWS機制）

  • 作用防止TCP中的序號發生繞回

    使用tcp協議進行數據傳輸時，tcp都包含一個32位的序號，用于表示報文段中的數據在整個數據流中的位置，TCP序號的最大值為2^32,是一個無符號整數，到達最大值時序號會循環變為0，這個現象叫做"序號繞回"

• 經過同一NAT轉換來自不同的client的數據流，在服務端看來是于同一host打交道

  客戶端用的NAT網關，不同客戶端經過同一NAT之后，轉換為同一個公網IP，在服務端看來好像跟同一個客戶端打交道

• 雖然經過同一個NAT轉化，但不同客戶端各自攜帶自己的timestamp，經過NAT轉換后無法保證數據包帶的timestamp值嚴格遞增。

• 當服務端的per-host PAWS機制被觸發后，會丟棄timestamp值不符合遞增條件的包。

  例如：

  ? a.當客戶端A經過NAT網關和服務端建立TCP連接，然后服務端主動關閉并快速回收TIME_WAIT狀態連接后，客戶端B 也通過NAT和服務器建立連接，由于客戶端A和B經過同一個NAT轉換，所以相同的IP地址服務端認為是一個客戶端發送過來的，客戶端B發送的timestamp較小，由于服務端的PAWS機制，服務端會丟棄客戶端B發送的較小timestap的SYN包

• tcp_tw_recyle在linux4.12版本后，直接取消了這一參數。

mestap的SYN包

• tcp_tw_recyle在linux4.12版本后，直接取消了這一參數。

參考連接:https://www.bilibili.com/video/BV1Pw411U7TA?spm_id_from=333.788.videopod.sections&vd_source=4a32de7f18a719e139c5f65d7ba504d1