Jeffrey’s Blog

TCP/IP协议和抓包分析

1． 数据包
1）OSI 参考模型：
起源：没有标准通信协议造成的混乱

目标：定义各种网络节点间的通信的框架

目的：通信标准，解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题

优点：各层互不干扰；简化开发；快速定位网路故障

各层的功能及相关协议：

封装和解封装：

封装： 将上层交给自己的数据包（泛指各种PDU）放进一个或多个本层能理解的数据

包的Data部分，并为这些数据包填充适当的头部字段信息，然后将装配好的数

据包交给下一层。

解封装：从下层接过本层能理解的数据包，然后去掉本层的数据包头部字段，将Data 部

分传给上一层。

2）DOD 模型（TCP/IP 协议族）：

3）对应关系

4）数据包：

a. TCP 头部：

b. UDP 头部：

c. IP 头部：

5）TCP 协议三次握手过程的描述：

过程简述：

1）服务器应用启动，建立相应的TCB,进入LISTEN状态；

2）客户端向服务器端发送一个TCP段，该段设置SYN标识，请求跟服务器端应用同步，之后进入SYN-SENT状态，等待服务器端的响应；

3）服务器端应用收到客户端的SYN 段之后，发送一个TCP段响应客户端，该段设置SYN和ACK标识，告知客户端自己接受它的同步请求，同时请求跟客户端同步。之后进入SYN-RECEIVED状态；

4）客户端收到服务器端的SYN+ACK段之后，发送一个TCP段，该段设置ACK标识，告知服务器端自己接受它的同步请求。之后，进入ESTABLISHED状态；

5）服务器端应用收到客户端的ACK段之后，进入ESTABLISHED状态。

到此，客户端跟服务器端的TCP连接就建立起来了。

6）TCP/UDP 协议之比较：

7) TCP 状态机：

解释：

TCP 连接建立的两种方式：

A）常规的三次握手方式：见5）TCP 协议三次握手过程的描述

B）同步开放方式：

1) 服务器应用启动，建立相应的TCB,进入LISTEN状态；

2）客户端向服务器端发送一个TCP段，该段设置SYN标识，请求跟服务器端应用同步，之后进入SYN-SENT状态，等待服务器端的响应；

3）服务器端应用收到客户端的SYN 段之后，发送一个TCP段响应客户端，该段设置SYN，告知客户端自己请求跟它同步。之后进入SYN-RECEIVED状态；

4）客户端收到服务器端的SYN段之后，发送一个TCP段，该段设置ACK标识，告知服务器端自己接受它的同步请求。之后进入SYN-RECEIVED状态；

5）服务器端应用收到客户端的ACK段之后，向客户端发送一个TCP段，该段设置ACK标识，告知客户端自己接受它的同步请求，进入ESTABLISHED状态。

6）客户端收到服务器端的ACK段之后，进入ESTABLISHED状态。

到此，客户端跟服务器端的TCP连接就建立起来了。

使用这种方式建立TCP连接的应用比较少。

注意：

1）对于服务器端来说，不管使用方式A还是方式B建立连接，它都经历3个状态：LISTENà SYN-RECEIVEDà ESTABLISHED；而对于客户端来说，就不一样了。对于方式A，客户端经历2个状态：SYN-SENTà ESTABLISHED， 对于方式B，客户端要经历3个状态：SYN-SENTà SYN-RECEIVED à ESTABLISHED。

2）对于服务器端来说，当它收到客户端的SYN段之后，不管它是发送SYN+ACK段响应客户端，还是发送SYN段响应客户端，它都进入到SYN-RECEIVED状态。

TCP 关闭连接的两种方式：

方式一：

（1）客户端向服务器端发送一个FIN段，请求关闭连接。之后进入FIN_WAIT_1状态；
（2）服务器端收到客户端的FIN段之后，发送一个ACK段，响应客户端。之后，进入CLOSE_WAIT 状态；
（3）客户端收到服务器端的ACK段之后，进入FIN_WAIT_2状态。等待服务器端的FIN段。
（4）服务器端等待应用关闭后，发送一个FIN段给客户端。进入LAST_ACK状态。
（5）客户端收到服务器端的FIN段之后，发送一个ACK段响应服务器端。之后进入TIME_WAIT状态。一旦time_wait 计时器超时后，连接就关闭了。 （6）服务器端收到客户端的ACK段之后，连接关闭了。

方式二：

（1）客户端向服务器端发送一个FIN段，请求关闭连接。之后进入FIN_WAIT_1状态；
（2）服务器端收到客户端的FIN段之后，发送一个FIN段，响应客户端。之后，进入CLOSE_WAIT 状态；
（3）客户端收到服务器端的FIN段之后，发送一个ACK段响应服务器端。之后进入CLOSING状态。
（4）服务器端收到客户端的ACK段之后，发送一个ACK段相应客户端。之后关闭连接。
（5）客户端收到服务器端的ACK段之后，进入TIME_WAIT状态。一旦time_wait 计时器超时后，连接就关闭了。

还有其它关闭连接的方式，本文未列出。

8）推荐阅读：The TCP/IP Guide (http://www.tcpipguide.com/free/index.htm)

2． 网络抓包（客户机(ethereal)，服务器(tcpdump)，网络设备(debug)）

3． 故障/异常诊断：

1） PING 不通，不能完成三次握手：

a. 检查路由：route print/ip route list/sh ip route

b. 如果路由OK，ping 网关

c. 如果网关能ping通，tracert/traceroute/traceroute <远程地址>，找出故障位置

2） 完成了三次握手，但是不能正常使用服务

a. 检查服务是否起来了

b. 检查服务是否在你试图连接的地址上监听

c. 检查连接是否被防火墙（网络防火墙，主机防火墙，应用防火墙）干掉了

3） 网络中充斥着大量的SYN 包：

a． 在linux下抓取SYN 包进行分析：tcpdump ‘tcp[tcpflags] & (tcp-syn) != 0’ and ‘tcp[tcpflags] & (tcp-ack) = 0′

b． 如果可以上65的交换机或者路由器，可以启用TCP 拦截进行跟踪

4． 实际操作：