基本簡介
Tcp三次握手與四次揮手網路技術在TCP/IP協定中，TCP協定提供可靠的連線服務，採用三次握手建立一個連線。
第一次握手：建立連線時，客戶端傳送syn包(syn=j)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；SYN：同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)。
三次握手第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也傳送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態；
第三次握手：客戶端收到伺服器的SYN＋ACK包，向伺服器傳送確認包ACK(ack=k+1)，此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。
完成三次握手，客戶端與伺服器開始傳送數據，在上述過程中，還有一些重要的概念：
未連線佇列：在三次握手協定中，伺服器維護一個未連線佇列，該佇列為每個客戶端的SYN包（syn=j）開設一個條目，該條目表明伺服器已收到SYN包，並向客戶發出確認，正在等待客戶的確認包。這些條目所標識的連線在伺服器處於 Syn_RECV狀態，當伺服器收到客戶的確認包時，刪除該條目，伺服器進入ESTABLISHED狀態。
backlog參數：表示未連線佇列的最大容納數目。SYN-ACK重傳次數伺服器傳送完SYN－ACK包，如果未收到客戶確認包，伺服器進行首次重傳，等待一段時間仍未收到客戶確認包，進行第二次重傳，如果重傳次數超過系統規定的最大重傳次數，系統將該連線信息從半連線佇列中刪除。注意，每次重傳等待的時間不一定相同。
半連線存活時間：是指半連線佇列的條目存活的最長時間，也即服務從收到SYN包到確認這個報文無效的最長時間，該時間值是所有重傳請求包的最長等待時間總和。有時我們也稱半連線存活時間為Timeout時間、SYN_RECV存活時間。
基本原理
三次握手原理建設一個小型的模仿環境假設有3台接入網際網路的機器。A為攻擊者操縱的攻擊機。B為中介跳板機器（受信任的伺服器）。C為受害者使用的機器（多是伺服器），這裡把C機器鎖定為目標機器。A機器向B機器傳送SYN包，請求建立連線，這時已經回響請求的B機器會向A機器回應SYN/ACK表明同意建立連線，當A機器接受到B機器傳送的SYN/ACK回應時，傳送應答ACK建立A機器與B機器的網路連線。這樣一個兩台機器之間的TCP通話信道就建立成功了。
B終端受信任的伺服器向C機器發起TCP連線，A機器對伺服器發起SYN信息，使C機器不能回響B機器。在同時A機器也向B機器傳送虛假的C機器回應的SYN數據包，接收到SYN數據包的B機器（被C機器信任）開始傳送應答連線建立的SYN/ACK數據包，這時C機器正在忙於回響以前傳送的SYN數據而無暇回應B機器，而A機器的攻擊者預測出B機器包的序列號（現在的TCP序列號預測難度有所加大）假冒C機器向B機器傳送應答ACK這時攻擊者騙取B機器的信任，假冒C機器與B機器建立起TCP協定的對話連線。這個時候的C機器還是在回響攻擊者A機器傳送的SYN數據。
TCP協定棧的弱點：TCP連線的資源消耗，其中包括：數據包信息、條件狀態、序列號等。通過故意不完成建立連線所需要的三次握手過程，造成連線一方的資源耗盡。
通過攻擊者有意的不完成建立連線所需要的三次握手的全過程，從而造成了C機器的資源耗盡。序列號的可預測性，目標主機應答連線請求時返回的SYN/ACK的序列號時可預測的。
TCP頭結構
面向連線的TCP三次握手是Syn Flood存在的基礎。TCP協定頭最少20個位元組，包括以下的區域（由於翻譯不禁相同，文章中給出相應的英文單詞）：
TCP源連線埠(Source Port)：16位的源連線埠其中包含初始化通信的連線埠。源連線埠和源IP地址的作用是標示報問的返回地址。
TCP目的連線埠(Destination port)：16位的目的連線埠域定義傳輸的目的。這個連線埠指明報文接收計算機上的應用程式地址接口。
TCP序列號（序列碼,Sequence Number）：32位的序列號由接收端計算機使用，重新分段的報文成最初形式。當SYN出現，序列碼實際上是初始序列碼（ISN），而第一個數據位元組是ISN+1。這個序列號（序列碼）是可以補償傳輸中的 不一致。
TCP應答號(Acknowledgment Number)：32位的序列號由接收端計算機使用，重組分段的報文成最初形式。，如果設定了ACK控制位，這個值表示一個準備接收的包的序列碼。
數據偏移量(HLEN)：4位包括TCP頭大小，指示何處數據開始。
保留(Reserved)：6位值域，這些位必須是0。為了將來定義新的用途所保留。
標誌(Code Bits)：6位標誌域。表示為：緊急標誌、有意義的應答標誌、推、重置連線標誌、同步序列號標誌、完成傳送數據標誌。按照順序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
視窗(Window)：16位，用來表示想收到的每個TCP數據段的大小。
校驗位(Checksum)：16位TCP頭。源機器基於數據內容計算一個數值，收信息機要與源機器數值結果完全一樣，從而證明數據的有效性。
優先指針（緊急，Urgent Pointer）：16位，指向後面是優先數據的位元組，在URG標誌設定了時才有效。如果URG標誌沒有被設定，緊急域作為填充。加快處理標示為緊急的數據段。
選項(Option)：長度不定，但長度必須以位元組。如果沒有選項就表示這個一位元組的域等於0。
填充：不定長，填充的內容必須為0，它是為了數學目的而存在。目的是確保空間的可預測性。保證包頭的結合和數據的開始處偏移量能夠被32整除，一般額外的零以保證TCP頭是32位的整數倍。
標誌控制
三次握手URG：緊急標誌
緊急(The urgent pointer) 標誌有效。緊急標誌置位，
ACK：確認標誌
確認編號(Acknowledgement Number)欄有效。大多數情況下該標誌位是置位的。TCP報頭內的確認編號欄內包含的確認編號(w+1，Figure：1)為下一個預期的序列編號，同時提示遠端系統已經成功接收所有數據。
PSH：推標誌
該標誌置位時，接收端不將該數據進行佇列處理，而是儘可能快將數據轉由套用處理。在處理 telnet 或 rlogin 等互動模式的連線時，該標誌總是置位的。
RST：復位標誌
復位標誌有效。用於復位相應的TCP連線。
SYN：同步標誌
同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)欄有效。該標誌僅在三次握手建立TCP連線時有效。它提示TCP連線的服務端檢查序列編號，該序列編號為TCP連線初始端(一般是客戶端)的初始序列編號。在這裡，可以把TCP序列編號看作是一個範圍從0到4，294，967，295的32位計數器。通過TCP連線交換的數據中每一個位元組都經過序列編號。在TCP報頭中的序列編號欄包括了TCP分段中第一個位元組的序列編號。
FIN：結束標誌
帶有該標誌置位的數據包用來結束一個TCP回話，但對應連線埠仍處於開放狀態，準備接收後續數據。
服務端處於監聽狀態，客戶端用於建立連線請求的數據包(IP packet)按照TCP/IP協定堆疊組合成為TCP處理的分段(segment)。
分析報頭信息： TCP層接收到相應的TCP和IP報頭，將這些信息存儲到記憶體中。
檢查TCP校驗和(checksum)：標準的校驗和位於分段之中(Figure：2)。如果檢驗失敗，不返回確認，該分段丟棄，並等待客戶端進行重傳。
查找協定控制塊(PCB{})：TCP查找與該連線相關聯的協定控制塊。如果沒有找到，TCP將該分段丟棄並返回RST。(這就是TCP處理沒有連線埠監聽情況下的機制) 如果該協定控制塊存在，但狀態為關閉，服務端不調用connect()或listen()。該分段丟棄，但不返回RST。客戶端會嘗試重新建立連線請求。
建立新的socket：當處於監聽狀態的socket收到該分段時，會建立一個子socket，同時還有socket{}，tcpcb{}和pub{}建立。這時如果有錯誤發生，會通過標誌位來拆除相應的socket和釋放記憶體，TCP連線失敗。如果快取佇列處於填滿狀態，TCP認為有錯誤發生，所有的後續連線請求會被拒絕。這裡可以看出SYN Flood攻擊是如何起作用的。
丟棄：如果該分段中的標誌為RST或ACK，或者沒有SYN標誌，則該分段丟棄。並釋放相應的記憶體。
數據傳輸
三次握手SND.NXT：傳送下一個
SND.WND：傳送視窗
SND.UP：傳送優先指針
SND.WL1：用於最後視窗更新的段序列號
SND.WL2：用於最後視窗更新的段確認號
ISS：初始傳送序列號
接收序列號
RCV.NXT：接收下一個
RCV.WND：接收下一個
RCV.UP：接收優先指針
IRS：初始接收序列號
當前段變數
SEG.SEQ：段序列號SEG.ACK：段確認標記
SEG.LEN：段長
SEG.WND：段視窗
SEG.UP：段緊急指針
SEG.PRC：段優先權
CLOSED表示沒有連線，各個狀態的意義如下：
LISTEN：監聽來自遠方TCP連線埠的連線請求。SYN-SENT：在傳送連線請求後等待匹配的連線請求。
SYN-RECEIVED：在收到和傳送一個連線請求後等待對連線請求的確認。
ESTABLISHED：代表一個打開的連線，數據可以傳送給用戶。
FIN-WAIT-1：等待遠程TCP的連線中斷請求，或先前的連線中斷請求的確認。
FIN-WAIT-2：從遠程TCP等待連線中斷請求。
CLOSE-WAIT：等待從本地用戶發來的連線中斷請求。
CLOSING：等待遠程TCP對連線中斷的確認。
LAST-ACK：等待原來發向遠程TCP的連線中斷請求的確認。
TIME-WAIT：等待足夠的時間以確保遠程TCP接收到連線中斷請求的確認。
CLOSED：沒有任何連線狀態。
TCP連線過程是狀態的轉換，促使發生狀態轉換的是用戶調用：OPEN，SEND，RECEIVE，CLOSE，ABORT和STATUS。傳送過來的數據段，特別那些包括以下標記的數據段SYN，ACK，RST和FIN。還有逾時，上面所說的都會時TCP狀態發生變化。
序列標識
三次握手數據序列號
在TCP連線中傳送的位元組都有一個序列號。因為編了號，所以可以確認它們的收到。對序列號的確認是累積性的。TCP必須進行的序列號比較操作種類包括以下幾種：①決定一些傳送了的但未確認的序列號。
②決定所有的序列號都已經收到了。
③決定下一個段中應該包括的序列號。
對於傳送的數據TCP要接收確認，確認時必須進行的：
SND.UNA=最老的確認了的序列號。
SND.NXT=下一個要傳送的序列號。
SEG.ACK=接收TCP的確認，接收TCP期待的下一個序列號。
SEG.SEQ=一個數據段的第一個序列號。
SEG.LEN=數據段中包括的位元組數。
SEG.SEQ+SEG.LEN-1=數據段的最後一個序列號。
如果一個數據段的序列號小於等於確認號的值，那么整個數據段就被確認了。而在接收數據時下面的比較操作是必須的：
RCV.NXT=期待的序列號和接收視窗的最低沿。
RCV.NXT+RCV.WND：1=最後一個序列號和接收視窗的最高沿。
SEG.SEQ=接收到的第一個序列號。
SEG.SEQ+SEG.LEN：1=接收到的最後一個序列號。
相關信息
[1] DIY部落http://www.diybl.com/course/6_system/linux/Linuxjs/20090317/162287.html
[2] 太平洋電腦網 http://www.pconline.com.cn/pcjob/nettech/cisco/others/0408/436919.html
