在瞭解後面的知識之前我們先來了解一下OSI七層模型吧。
一、What is the OSI model?
開放式系統互聯通信參考模型（英語：Open System Interconnection Reference Model，縮寫爲 OSI），簡稱爲OSI模型（OSI model），一種概念模型，由國際標準化組織（ISO）提出，一個試圖使各種計算機在世界範圍內互連爲網絡的標準框架。定義於ISO/IEC 7498-1。
第7層應用層(Application Layer)
主要功能： 爲應用軟件提供接口，使應用程序能夠使用網絡服務
典型設備： 網關
典型協議、標準和應用： http(80)、ftp(20/21)、smtp(25)、pop3(110)、telnet(23)、dns(53)
第6層表示層(Presentation Layer)
主要功能： 數據的解碼和編碼，數據的加密和解密，數據的壓縮和解壓縮
典型設備： 網關
典型協議、標準和應用： ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG
第5層會話層(Session Layer)
主要功能： 建立、維護、管理應用程序之間的會話
典型設備： 網關
典型協議、標準和應用： RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP
第4層傳輸層(Transport Layer)
主要功能： 負責建立端到端的鏈接，保證保溫在端到端之間的傳輸
典型設備： 網關
典型協議、標準和應用： TCP、UDP、SPX
第3層網絡層(Network Layer)
主要功能： 負責將分組數據從源端傳輸到目的端，網絡層的主要作用就是路由和尋址
典型設備： 路由器
典型協議、標準和應用： IP、IPX、APPLETALK、ICMP
第2層數據鏈接層(Data Link Layer)
主要功能： 在不可靠的物理鏈路上，提供可靠的數據傳輸服務
典型設備： 交換機、網橋、網卡
典型協議、標準和應用： 802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY
第1層物理層(Physical Layer)
主要功能： 利用傳輸介質爲數據鏈路層提供物理連接，實現比特流的透明傳輸
典型設備： 集線器、中繼器
典型協議、標準和應用： V.35、EIA/TIA-232
二、TCP/IP協議族常用協議
應用層： TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等
傳輸層： TCP，UDP
網絡層： IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP
數據鏈路層： SLIP，CSLIP，PPP，MTU
三、What is TCP/IP?
互聯網協議族（英語：Internet Protocol Suite，縮寫爲IPS）[1]，是一個網絡通信模型，以及一整個網絡傳輸協議家族，爲互聯網的基礎通信架構。它常被通稱爲TCP/IP協議族（英語：TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols），簡稱TCP/IP[2]。因爲這個協議家族的兩個核心協議，包括TCP（傳輸控制協議）和IP（網際協議），爲這個家族中最早通過的標準[3]。由於在網絡通訊協議普遍採用分層的結構，當多個層次的協議共同工作時，類似計算機科學中的堆棧，因此又被稱爲TCP/IP協議棧（英語：TCP/IP Protocol Stack）[4][5] 。這些協議最早發源於美國國防部（縮寫爲DoD）的ARPA網項目，因此也被稱作DoD模型（DoD Model）[6]。這個協議套組由互聯網工程任務組負責維護。
TCP/IP提供點對點的鏈接機制，將數據應該如何封裝、定址、傳輸、路由以及在目的地如何接收，都加以標準化。它將軟件通信過程抽象化爲四個抽象層，採取協議堆棧的方式，分別實現出不同通信協議。協議套組下的各種協議，依其功能不同，被分別歸屬到這四個層次結構之中[7][8]，常被視爲是簡化的七層OSI模型。
在建立TCP連接之前需要進行三次握手，以便於鏈接到服務器，如果要斷開服務器需要進行四次揮手，具體流程如下。
四、TCP/IP三次握手
- 第一次握手： Client將標誌位syn設置爲1，隨機產生一個Number值seq=100，並將數據發送給Server，Client進入SYN_SENT狀態，等待Server確認；
- 第二次握手： Server收到數據包後Client設置的標誌位syn=1知道Client要求建立連接，Server將標誌位syn和ack都置爲1，並且發送一個確認序號ack=100+1，然後隨機產生一個值seq=130，並將該數據包發送給CLient以確認連接請求，Server進入SYN_RCVD狀態。
- 第三次握手： Client收到確認後，檢查ack狀態是否爲100+1，ACK是否爲1，如果正確則將標誌位ACK置爲1，ack=130+1，並將該數據包發送給Server，Server檢查ack是否爲130+1，ACK是否爲1，如果正確則連接建立成功，Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client與Server之間可以開始傳輸數據了。
一個完整的三次握手也就是請求—應答—再次確認。
五、TCP/IP四次揮手
爲什麼要揮手，簡單點來說就是既然建立了鏈接，那麼肯定還要斷開連接吖，連接總不能一直佔用吧，這樣多浪費系統該資源，下面讓我們來看看四次揮手的流程。
- 第一次揮手： Client發送一個FIN，用來關閉Client到Server的數據傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態。
- 第二次揮手： Server收到FIN後，發送一個ACK給Client，確認序號爲ack=100+1（與SYN相同，一個FIN佔用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態。
- 第三次揮手： Server發送一個FIN，用來關閉Server到Client的數據傳送，Server進入LAST_ACK狀態。
- 第四次揮手： Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接着發送一個ACK給Server，確認序號爲131+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。
六、Q/A
- 爲什麼建立連接是三次握手，而關閉連接卻是四次揮手呢？
這是因爲服務端在 LISTEN 狀態下，收到建立連接請求的 SYN 報文後，把 ACK 和 SYN 放在一個報文裏發送給客戶端。而關閉連接時，當收到對方的 FIN 報文時，僅僅表示對方不再發送數據了但是還能接收數據，己方也未必全部數據都發送給對方了，所以己方可以立即 Close，也可以發送一些數據給對方後，再發送 FIN 報文給對方來表示同意現在關閉連接，因此，己方 ACK 和 FIN一般都會分開發送。
- 爲什麼建立連接要三次握手？
目的： 防止已經失效的連接請求到達服務端，創建無效的連接，浪費資源。
說明： 當客戶端發出的第一個連接請求在網絡上的某個節點被滯留了（網絡會存在許多不可靠的因素），過一段時間後突然又到達了服務端，服務端誤以爲這是一個新的建立連接的請求，於是就會向客戶端發出確認包並建立連接。
實際上客戶端當前並沒有發出創建連接的請求，就會丟棄服務端的確認包。而服務端卻創建了連接並等待客戶端發送數據，浪費了相關的資源。
- SYN 攻擊
在三次握手過程中，服務器發送 SYN-ACK 之後，收到客戶端的 ACK 之前的 TCP 連接稱爲半連接 (half-open connect)。此時服務器處於 SYN_RECV 狀態，當收到 ACK 後，服務器轉入 ESTABLISHED 狀態.
SYN 攻擊就是：攻擊客戶端在短時間內僞造大量不存在的 IP 地址，向服務器不斷地發送 SYN 包，服務器回覆 ACK 確認包，並等待客戶的確認從而建立連接。由於源地址是不存在的，不會再發送 ACK 確認包，所以服務器需要不斷的重發直至超時，這些僞造的 SYN 包將長時間佔用未連接隊列，正常的 SYN 請求被丟棄，目標系統運行緩慢，嚴重者引起網絡堵塞甚至系統癱瘓。
SYN 攻擊是一個典型的 DDOS 攻擊。檢測 SYN 攻擊非常的方便，當你在服務器上看到大量的半連接狀態時，特別是源 IP 地址是隨機的，基本上可以斷定這是一次 SYN 攻擊
- 爲什麼 TIME_WAIT 狀態需要經過 2MSL (最大報文段生存時間)才能返回到 CLOSE 狀態？
雖然按道理，四個報文都發送完畢，我們可以直接進入 CLOSE 狀態了，但是我們必須假象網絡是不可靠的，有可以最後一個 ACK 丟失。所以 TIME_WAIT 狀態就是用來重發可能丟失的 ACK 報文。
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聲明：本文轉自：https://blog.ansheng.me/article/tcp-ip-three-handshakes-and-four-waving/
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