在深谈TCP/IP三步握手&四步挥手原理及衍生问题—长文解剖IP (5)

防止已经断开的连接1中在链路中残留的FIN包终止掉新的连接2(重用了连接1的所有的5元素(源IP,目的IP,TCP,源端口,目的端口)),这个概率比较低,因为涉及到一个匹配问题,迟到的FIN分段的序列号必须落在连接2的一方的期望序列号范围之内,虽然概率低,但是确实可能发生,因为初始序列号都是随机产生的,并且这个序列号是32位的,会回绕。

防止链路上已经关闭的连接的残余数据包(a lost duplicate packet or a wandering duplicate packet) 干扰正常的数据包,造成数据流的不正常。这个问题和2)类似

TIME_WAIT会带来哪些问题呢

TIME_WAIT带来的问题注意是源于:一个连接进入TIME_WAIT状态后需要等待2*MSL(一般是1到4分钟)那么长的时间才能断开连接释放连接占用的资源,会造成以下问题

作为服务器,短时间内关闭了大量的Client连接,就会造成服务器上出现大量的TIME_WAIT连接,占据大量的tuple,严重消耗着服务器的资源。

作为客户端,短时间内大量的短连接,会大量消耗的Client机器的端口,毕竟端口只有65535个,端口被耗尽了,后续就无法在发起新的连接了。

( 由于上面两个问题,作为客户端需要连本机的一个服务的时候,首选UNIX域套接字而不是TCP )

TIME_WAIT很令人头疼,很多问题是由TIME_WAIT造成的,但是TIME_WAIT又不是多余的不能简单将TIME_WAIT去掉,那么怎么来解决或缓解TIME_WAIT问题呢?可以进行TIME_WAIT的快速回收和重用来缓解TIME_WAIT的问题。

有没一些清掉TIME_WAIT的技巧呢

修改tcp_max_tw_buckets:tcp_max_tw_buckets 控制并发的TIME_WAIT的数量,默认值是180000。如果超过默认值,内核会把多的TIME_WAIT连接清掉,然后在日志里打一个警告。官网文档说这个选项只是为了阻止一些简单的DoS攻击,平常不要人为的降低它。

利用RST包从外部清掉TIME_WAIT链接:根据TCP规范,收到任何的发送到未侦听端口、已经关闭的连接的数据包、连接处于任何非同步状态(LISTEN, SYS-SENT, SYN-RECEIVED)并且收到的包的ACK在窗口外,或者安全层不匹配,都要回执以RST响应(而收到滑动窗口外的序列号的数据包,都要丢弃这个数据包,并回复一个ACK包),内核收到RST将会产生一个错误并终止该连接。我们可以利用RST包来终止掉处于TIME_WAIT状态的连接,其实这就是所谓的RST攻击了。为了描述方便:假设Client和Server有个连接Connect1,Server主动关闭连接并进入了TIME_WAIT状态,我们来描述一下怎么从外部使得Server的处于 TIME_WAIT状态的连接Connect1提前终止掉。要实现这个RST攻击,首先我们要知道Client在Connect1中的端口port1(一般这个端口是随机的,比较难猜到,这也是RST攻击较难的一个点),利用IP_TRANSPARENT这个socket选项,它可以bind不属于本地的地址,因此可以从任意机器绑定Client地址以及端口port1,然后向Server发起一个连接,Server收到了窗口外的包于是响应一个ACK,这个ACK包会路由到Client处,这个时候99%的可能Client已经释放连接connect1了,这个时候Client收到这个ACK包,会发送一个RST包,server收到RST包然后就释放连接connect1提前终止TIME_WAIT状态了。提前终止TIME_WAIT状态是可能会带来(问题二、)中说的三点危害,具体的危害情况可以看下RFC1337。RFC1337中建议,不要用RST过早的结束TIME_WAIT状态。

TCP的延迟确认机制

TCP在何时发送ACK的时候有如下规定:

当有响应数据发送的时候,ACK会随着数据一块发送

如果没有响应数据,ACK就会有一个延迟,以等待是否有响应数据一块发送,但是这个延迟一般在40ms~500ms之间,一般情况下在40ms左右,如果在40ms内有数据发送,那么ACK会随着数据一块发送,对于这个延迟的需要注意一下,这个延迟并不是指的是收到数据到发送ACK的时间延迟,而是内核会启动一个定时器,每隔200ms就会检查一次,比如定时器在0ms启动,200ms到期,180ms的时候data来到,那么200ms的时候没有响应数据,ACK仍然会被发送,这个时候延迟了20ms.

这样做有两个目的。

这样做的目的是ACK是可以合并的,也就是指如果连续收到两个TCP包,并不一定需要ACK两次,只要回复最终的ACK就可以了,可以降低网络流量。

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