tcp連接斷鏈分析

　　了解TCP之前，先了解幾個命令：

　　linux查看tcp的狀態(tài)命令：

　　1）、netstat -nat 查看TCP各個狀態(tài)的數(shù)量

　　2）、lsof -i:port 可以檢測到打開套接字的狀況

　　3）、 sar -n SOCK 查看tcp創(chuàng)建的連接數(shù)

　　4）、tcpdump -iany tcp port 9000 對tcp端口為9000的進(jìn)行抓包

　　網(wǎng)絡(luò)測試常用命令;

　　1）ping：檢測網(wǎng)絡(luò)連接的正常與否，主要是測試延時、抖動、丟包率。

　　但是很多服務(wù)器為了防止攻擊，一般會關(guān)閉對ping的響應(yīng)。所以ping一般作為測試連通性使用。ping命令后，會接收到對方發(fā)送的回饋信息，其中記錄著對方的IP地址和TTL。TTL是該字段指定IP包被路由器丟棄之前允許通過的最大網(wǎng)段數(shù)量。TTL是IPv4包頭的一個8 bit字段。例如IP包在服務(wù)器中發(fā)送前設(shè)置的TTL是64，你使用ping命令后，得到服務(wù)器反饋的信息，其中的TTL為56，說明途中一共經(jīng)過了8道路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，每經(jīng)過一個路由，TTL減1。

　　2）traceroute：raceroute 跟蹤數(shù)據(jù)包到達(dá)網(wǎng)絡(luò)主機所經(jīng)過的路由工具

　　traceroute hostname

　　3）pathping：是一個路由跟蹤工具，它將 ping 和 tracert 命令的功能與這兩個工具所不提供的其他信息結(jié)合起來，綜合了二者的功能

　　pathping www.baidu.com

　　4）mtr：以結(jié)合ping nslookup tracert 來判斷網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性

　　5） nslookup：用于解析域名，一般用來檢測本機的DNS設(shè)置是否配置正確。

　　LISTENING：偵聽來自遠(yuǎn)方的TCP端口的連接請求。

　　首先服務(wù)端需要打開一個socket進(jìn)行監(jiān)聽，狀態(tài)為LISTEN。

　　有提供某種服務(wù)才會處于LISTENING狀態(tài)，TCP狀態(tài)變化就是某個端口的狀態(tài)變化，提供一個服務(wù)就打開一個端口，例如：提供www服務(wù)默認(rèn)開的是80端口，提供ftp服務(wù)默認(rèn)的端口為21，當(dāng)提供的服務(wù)沒有被連接時就處于LISTENING狀態(tài)。FTP服務(wù)啟動后首先處于偵聽（LISTENING）狀態(tài)。處于偵聽LISTENING狀態(tài)時，該端口是開放的，等待連接，但還沒有被連接。就像你房子的門已經(jīng)敞開的，但還沒有人進(jìn)來。

　　看LISTENING狀態(tài)最主要的是看本機開了哪些端口，這些端口都是哪個程序開的，關(guān)閉不必要的端口是保證安全的一個非常重要的方面，服務(wù)端口都對應(yīng)一個服務(wù)（應(yīng)用程序），停止該服務(wù)就關(guān)閉了該端口，例如要關(guān)閉21端口只要停止IIS服務(wù)中的FTP服務(wù)即可。關(guān)于這方面的知識請參閱其它文章。

　　如果你不幸中了服務(wù)端口的木馬，木馬也開個端口處于LISTENING狀態(tài)。

　　SYN-SENT：客戶端SYN_SENT狀態(tài)：

　　再發(fā)送連接請求后等待匹配的連接請求：客戶端通過應(yīng)用程序調(diào)用connect進(jìn)行acTIve open.于是客戶端tcp發(fā)送一個SYN以請求建立一個連接。之后狀態(tài)置為SYN_SENT. /*The socket is acTIvely attempTIng to establish a connecTIon. 在發(fā)送連接請求后等待匹配的連接請求 */

　　當(dāng)請求連接時客戶端首先要發(fā)送同步信號給要訪問的機器，此時狀態(tài)為SYN_SENT，如果連接成功了就變?yōu)镋STABLISHED，正常情況下SYN_SENT狀態(tài)非常短暫。例如要訪問網(wǎng)站http://www.baidu.com，如果是正常連接的話，用TCPView觀察IEXPLORE.EXE（IE）建立的連接會發(fā)現(xiàn)很快從SYN_SENT變?yōu)镋STABLISHED，表示連接成功。SYN_SENT狀態(tài)快的也許看不到。

　　如果發(fā)現(xiàn)有很多SYN_SENT出現(xiàn)，那一般有這么幾種情況，一是你要訪問的網(wǎng)站不存在或線路不好，二是用掃描軟件掃描一個網(wǎng)段的機器，也會出出現(xiàn)很多SYN_SENT，另外就是可能中了病毒了，例如中了“沖擊波”，病毒發(fā)作時會掃描其它機器，這樣會有很多SYN_SENT出現(xiàn)。

　　SYN-RECEIVED：服務(wù)器端狀態(tài)SYN_RCVD

　　再收到和發(fā)送一個連接請求后等待對方對連接請求的確認(rèn)

　　當(dāng)服務(wù)器收到客戶端發(fā)送的同步信號時，將標(biāo)志位ACK和SYN置1發(fā)送給客戶端，此時服務(wù)器端處于SYN_RCVD狀態(tài)，如果連接成功了就變?yōu)镋STABLISHED，正常情況下SYN_RCVD狀態(tài)非常短暫。

　　如果發(fā)現(xiàn)有很多SYN_RCVD狀態(tài)，那你的機器有可能被SYN Flood的DoS（拒絕服務(wù)攻擊）攻擊了。

　　SYN Flood的攻擊原理是：

　　在進(jìn)行三次握手時，攻擊軟件向被攻擊的服務(wù)器發(fā)送SYN連接請求（握手的第一步），但是這個地址是偽造的，如攻擊軟件隨機偽造了51.133.163.104、65.158.99.152等等地址。服務(wù)器在收到連接請求時將標(biāo)志位ACK和SYN置1發(fā)送給客戶端（握手的第二步），但是這些客戶端的IP地址都是偽造的，服務(wù)器根本找不到客戶機，也就是說握手的第三步不可能完成。

　　這種情況下服務(wù)器端一般會重試（再次發(fā)送SYN+ACK給客戶端）并等待一段時間后丟棄這個未完成的連接，這段時間的長度我們稱為SYN Timeout，一般來說這個時間是分鐘的數(shù)量級（大約為30秒-2分鐘）；一個用戶出現(xiàn)異常導(dǎo)致服務(wù)器的一個線程等待1分鐘并不是什么很大的問題，但如果有一個惡意的攻擊者大量模擬這種情況，服務(wù)器端將為了維護(hù)一個非常大的半連接列表而消耗非常多的資源----數(shù)以萬計的半連接，即使是簡單的保存并遍歷也會消耗非常多的CPU時間和內(nèi)存，何況還要不斷對這個列表中的IP進(jìn)行SYN+ACK的重試。此時從正?？蛻舻慕嵌瓤磥恚?wù)器失去響應(yīng)，這種情況我們稱做：服務(wù)器端受到了SYN Flood攻擊（SYN洪水攻擊）

　　ESTABLISHED：代表一個打開的連接。

　　ESTABLISHED狀態(tài)是表示兩臺機器正在傳輸數(shù)據(jù)，觀察這個狀態(tài)最主要的就是看哪個程序正在處于ESTABLISHED狀態(tài)。

　　服務(wù)器出現(xiàn)很多ESTABLISHED狀態(tài)： netstat -nat |grep 9502或者使用lsof -i:9502可以檢測到。

　　當(dāng)客戶端未主動close的時候就斷開連接：即客戶端發(fā)送的FIN丟失或未發(fā)送。

　　這時候若客戶端斷開的時候發(fā)送了FIN包，則服務(wù)端將會處于CLOSE_WAIT狀態(tài)；

　　這時候若客戶端斷開的時候未發(fā)送FIN包，則服務(wù)端處還是顯示ESTABLISHED狀態(tài)；

　　結(jié)果客戶端重新連接服務(wù)器。

　　而新連接上來的客戶端（也就是剛才斷掉的重新連上來了）在服務(wù)端肯定是ESTABLISHED; 如果客戶端重復(fù)的上演這種情況，那么服務(wù)端將會出現(xiàn)大量的假的ESTABLISHED連接和CLOSE_WAIT連接。

　　最終結(jié)果就是新的其他客戶端無法連接上來，但是利用netstat還是能看到一條連接已經(jīng)建立，并顯示ESTABLISHED，但始終無法進(jìn)入程序代碼。

　　FIN-WAIT-1：等待遠(yuǎn)程TCP連接中斷請求，或先前的連接中斷請求的確認(rèn)

　　主動關(guān)閉（active close）端應(yīng)用程序調(diào)用close，于是其TCP發(fā)出FIN請求主動關(guān)閉連接，之后進(jìn)入FIN_WAIT1狀態(tài)。/* The socket is closed， and the connection is shutting down. 等待遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請求，或先前的連接中斷請求的確認(rèn) */

　　如果服務(wù)器出現(xiàn)shutdown再重啟，使用netstat -nat查看，就會看到很多FIN-WAIT-1的狀態(tài)。就是因為服務(wù)器當(dāng)前有很多客戶端連接，直接關(guān)閉服務(wù)器后，無法接收到客戶端的ACK。

　　FIN-WAIT-2：從遠(yuǎn)程TCP等待連接中斷請求

　　主動關(guān)閉端接到ACK后，就進(jìn)入了FIN-WAIT-2 。/* Connection is closed， and the socket is waiting for a shutdown from the remote end. 從遠(yuǎn)程TCP等待連接中斷請求 */

　　這就是著名的半關(guān)閉的狀態(tài)了，這是在關(guān)閉連接時，客戶端和服務(wù)器兩次握手之后的狀態(tài)。在這個狀態(tài)下，應(yīng)用程序還有接受數(shù)據(jù)的能力，但是已經(jīng)無法發(fā)送數(shù)據(jù)，但是也有一種可能是，客戶端一直處于FIN_WAIT_2狀態(tài)，而服務(wù)器則一直處于WAIT_CLOSE狀態(tài)，而直到應(yīng)用層來決定關(guān)閉這個狀態(tài)。

　　CLOSE-WAIT：等待從本地用戶發(fā)來的連接中斷請求

　　被動關(guān)閉（passive close）端TCP接到FIN后，就發(fā)出ACK以回應(yīng)FIN請求（它的接收也作為文件結(jié)束符傳遞給上層應(yīng)用程序），并進(jìn)入CLOSE_WAIT. /* The remote end has shut down， waiting for the socket to close. 等待從本地用戶發(fā)來的連接中斷請求 */

　　CLOSING：等待遠(yuǎn)程TCP對連接中斷的確認(rèn)

　　比較少見。/* Both sockets are shut down but we still don‘t have all our data sent. 等待遠(yuǎn)程TCP對連接中斷的確認(rèn) */

　　LAST-ACK：等待原來的發(fā)向遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請求的確認(rèn)

　　被動關(guān)閉端一段時間后，接收到文件結(jié)束符的應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用CLOSE關(guān)閉連接。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個 FIN，等待對方的ACK.就進(jìn)入了LAST-ACK 。 /* The remote end has shut down， and the socket is closed. Waiting for acknowledgement. 等待原來發(fā)向遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請求的確認(rèn) */

　　使用并發(fā)壓力測試的時候，突然斷開壓力測試客戶端，服務(wù)器會看到很多LAST-ACK。

　　TIME-WAIT：等待足夠的時間以確保遠(yuǎn)程TCP接收到連接中斷請求的確認(rèn)

　　在主動關(guān)閉端接收到FIN后，TCP就發(fā)送ACK包，并進(jìn)入TIME-WAIT狀態(tài)。/* The socket is waiting after close to handle packets still in the network.等待足夠的時間以確保遠(yuǎn)程TCP接收到連接中斷請求的確認(rèn) */

　　TIME_WAIT等待狀態(tài)，這個狀態(tài)又叫做2MSL狀態(tài)，說的是在TIME_WAIT2發(fā)送了最后一個ACK數(shù)據(jù)報以后，要進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，這個狀態(tài)是防止最后一次握手的數(shù)據(jù)報沒有傳送到對方那里而準(zhǔn)備的（注意這不是四次握手，這是第四次握手的保險狀態(tài)）。這個狀態(tài)在很大程度上保證了雙方都可以正常結(jié)束，但是，問題也來了。

　　由于插口的2MSL狀態(tài)（插口是IP和端口對的意思，socket），使得應(yīng)用程序在2MSL時間內(nèi)是無法再次使用同一個插口的，對于客戶程序還好一些，但是對于服務(wù)程序，例如httpd，它總是要使用同一個端口來進(jìn)行服務(wù)，而在2MSL時間內(nèi)，啟動httpd就會出現(xiàn)錯誤（插口被使用）。為了避免這個錯誤，服務(wù)器給出了一個平靜時間的概念，這是說在2MSL時間內(nèi)，雖然可以重新啟動服務(wù)器，但是這個服務(wù)器還是要平靜的等待2MSL時間的過去才能進(jìn)行下一次連接。

　　CLOSED：沒有任何連接狀態(tài)

　　被動關(guān)閉端在接受到ACK包后，就進(jìn)入了closed的狀態(tài)。連接結(jié)束。/* The socket is not being used. 沒有任何連接狀態(tài) */