tcp协议论文(TCp是什么协议)

基于TCP/IP 端口扫描技术 [摘要] 本文讲述了TCP联接的建立过程，以及介绍了一些经典的扫描器以及所谓的SYN扫描器的使用，以及隐藏攻击源的技术，最好介绍了另外一些扫描技术。考虑了一些不是基于TCP端口和主要用来进行安全扫描的扫描工具（例如SATAN）。另外分析了使用扫描器的栈指纹。栈指纹通过检测主机TCP并将应答跟已知操作系统TCP/IP协议栈应答相比较，解决了识别操作系统的问题。 关键字：TCP/IP，UDP，三阶段握手，SYN扫描，FIN扫描，秘密扫描，间接扫描，诱骗扫描，指纹，协作扫描。--------------------------------------------------------------------------------正文:端口扫描技术前言第一部分，我们讲述TCP连接的建立过程（通常称作三阶段握手），然后讨论与扫描程序有关的一些实现细节。然后，简单介绍一下经典的扫描器（全连接）以及所谓的SYN（半连接）扫描器。第三部分主要讨论间接扫描和秘密扫描，还有隐藏攻击源的技术。秘密扫描基于FIN段的使用。在大多数实现中，关闭的端口对一个FIN 段返回一个RST，但是打开的端口通常丢弃这个段，不作任何回答。间接扫描，就像它的名字，是用一个欺骗主机来帮助实施，这台主机通常不是自愿的。第四部分介绍了一种与应用协议有关扫描。这些扫描器通常利用协议实现中的一些缺陷或者错误。认证扫描（ident scanning）也被成为代理扫描(proxy scanning)。最后一部分，介绍了另外一些扫描技术。考虑了一些不是基于TCP端口和主要用来进行安全扫描的扫描工具（例如SATAN）。另外分析了使用扫描器的栈指纹。栈指纹通过检测主机TCP并将应答跟已知操作系统TCP/IP协议栈应答相比较，解决了识别操作系统的问题。一：TCP/IP相关问题连接端及标记IP地址和端口被称作套接字，它代表一个TCP连接的一个连接端。为了获得TCP服务，必须在发送机的一个端口上和接收机的一个端口上建立连接。TCP连接用两个连接端来区别，也就是（连接端1，连接端2）。连接端互相发送数据包。一个TCP数据包包括一个TCP头，后面是选项和数据。一个TCP头包含6个标志位。它们的意义分别为：SYN: 标志位用来建立连接，让连接双方同步序列号。如果SYN＝1而ACK=0，则表示该数据包为连接请求，如果SYN=1而ACK=1则表示接受连接。FIN: 表示发送端已经没有数据要求传输了，希望释放连接。RST: 用来复位一个连接。RST标志置位的数据包称为复位包。一般情况下，如果TCP收到的一个分段明显不是属于该主机上的任何一个连接，则向远端发送一个复位包。URG: 为紧急数据标志。如果它为1，表示本数据包中包含紧急数据。此时紧急数据指针有效。ACK: 为确认标志位。如果为1，表示包中的确认号时有效的。否则，包中的确认号无效。PSH: 如果置位，接收端应尽快把数据传送给应用层。TCP连接的建立TCP是一个面向连接的可靠传输协议。面向连接表示两个应用端在利用TCP传送数据前必须先建立TCP连接。 TCP的可靠性通过校验和，定时器，数据序号和应答来提供。通过给每个发送的字节分配一个序号，接收端接收到数据后发送应答，TCP协议保证了数据的可靠传输。数据序号用来保证数据的顺序，剔除重复的数据。在一个TCP会话中，有两个数据流（每个连接端从另外一端接收数据，同时向对方发送数据），因此在建立连接时，必须要为每一个数据流分配ISN（初始序号）。为了了解实现过程，我们假设客户端C希望跟服务器端S建立连接，然后分析连接建立的过程（通常称作三阶段握手）：1： C --SYN XXà S2： C ?-SYN YY/ACK XX+1------- S3： C ----ACK YY+1--à S1：C发送一个TCP包（SYN 请求）给S，其中标记SYN（同步序号）要打开。SYN请求指明了客户端希望连接的服务器端端口号和客户端的ISN（XX是一个例子）。2：服务器端发回应答，包含自己的SYN信息ISN（YY）和对C的SYN应答，应答时返回下一个希望得到的字节序号（YY+1）。3：C 对从S 来的SYN进行应答，数据发送开始。一些实现细节大部分TCP/IP实现遵循以下原则：1：当一个SYN或者FIN数据包到达一个关闭的端口，TCP丢弃数据包同时发送一个RST数据包。2：当一个RST数据包到达一个监听端口，RST被丢弃。3：当一个RST数据包到达一个关闭的端口，RST被丢弃。4：当一个包含ACK的数据包到达一个监听端口时，数据包被丢弃，同时发送一个RST数据包。5：当一个SYN位关闭的数据包到达一个监听端口时，数据包被丢弃。6：当一个SYN数据包到达一个监听端口时，正常的三阶段握手继续，回答一个SYN ACK数据包。7：当一个FIN数据包到达一个监听端口时，数据包被丢弃。"FIN行为"（关闭得端口返回RST，监听端口丢弃包），在URG和PSH标志位置位时同样要发生。所有的URG，PSH和FIN，或者没有任何标记的TCP数据包都会引起"FIN行为"。二：全TCP连接和SYN扫描器全TCP连接全TCP连接是长期以来TCP端口扫描的基础。扫描主机尝试（使用三次握手）与目的机指定端口建立建立正规的连接。连接由系统调用connect()开始。对于每一个监听端口，connect()会获得成功，否则返回－1，表示端口不可访问。由于通常情况下，这不需要什么特权，所以几乎所有的用户（包括多用户环境下）都可以通过connect来实现这个技术。这种扫描方法很容易检测出来（在日志文件中会有大量密集的连接和错误记录）。Courtney,Gabriel和TCP Wrapper监测程序通常用来进行监测。另外，TCP Wrapper可以对连接请求进行控制，所以它可以用来阻止来自不明主机的全连接扫描。TCP SYN扫描在这种技术中，扫描主机向目标主机的选择端口发送SYN数据段。如果应答是RST，那么说明端口是关闭的，按照设定就探听其它端口；如果应答中包含SYN和ACK，说明目标端口处于监听状态。由于所有的扫描主机都需要知道这个信息，传送一个RST给目标机从而停止建立连接。由于在SYN扫描时，全连接尚未建立，所以这种技术通常被称为半打开扫描。SYN扫描的优点在于即使日志中对扫描有所记录，但是尝试进行连接的记录也要比全扫描少得多。缺点是在大部分操作系统下，发送主机需要构造适用于这种扫描的IP包，通常情况下，构造SYN数据包需要超级用户或者授权用户访问专门的系统调用。三：秘密扫描与间接扫描秘密扫描技术由于这种技术不包含标准的TCP三次握手协议的任何部分，所以无法被记录下来，从而必SYN扫描隐蔽得多。另外，FIN数据包能够通过只监测SYN包的包过滤器。秘密扫描技术使用FIN数据包来探听端口。当一个FIN数据包到达一个关闭的端口，数据包会被丢掉，并且回返回一个RST数据包。否则，当一个FIN数据包到达一个打开的端口，数据包只是简单的丢掉（不返回RST）。Xmas和Null扫描是秘密扫描的两个变种。Xmas扫描打开FIN，URG和PUSH标记，而Null扫描关闭所有标记。这些组合的目的是为了通过所谓的FIN标记监测器的过滤。秘密扫描通常适用于UNIX目标主机，除过少量的应当丢弃数据包却发送reset信号的操作系统（包括CISCO，BSDI，HP/UX，MVS和IRIX）。在Windows95/NT环境下，该方法无效，因为不论目标端口是否打开，操作系统都发送RST。跟SYN扫描类似，秘密扫描也需要自己构造IP 包。间接扫描间接扫描的思想是利用第三方的IP（欺骗主机）来隐藏真正扫描者的IP。由于扫描主机会对欺骗主机发送回应信息，所以必须监控欺骗主机的IP行为，从而获得原始扫描的结果。间接扫描的工作过程如下：假定参与扫描过程的主机为扫描机，隐藏机，目标机。扫描机和目标记的角色非常明显。隐藏机是一个非常特殊的角色，在扫描机扫描目的机的时候，它不能发送任何数据包（除了与扫描有关的包）。四：认证扫描和代理扫描认证扫描到目前为止，我们分析的扫描器在设计时都只有一个目的：判断一个主机中哪个端口上有进程在监听。然而，最近的几个新扫描器增加了其它的功能，能够获取监听端口的进程的特征和行为。认证扫描是一个非常有趣的例子。利用认证协议，这种扫描器能够获取运行在某个端口上进程的用户名（userid）。认证扫描尝试与一个TCP端口建立连接，如果连接成功，扫描器发送认证请求到目的主机的113TCP端口。认证扫描同时也被成为反向认证扫描，因为即使最初的RFC建议了一种帮助服务器认证客户端的协议，然而在实际的实现中也考虑了反向应用（即客户端认证服务器）。代理扫描文件传输协议（FTP）支持一个非常有意思的选项：代理ftp连接。这个选项最初的目的（RFC959）是允许一个客户端同时跟两个FTP服务器建立连接，然后在服务器之间直接传输数据。然而，在大部分实现中，实际上能够使得FTP服务器发送文件到Internet的任何地方。许多攻击正是利用了这个缺陷。最近的许多扫描器利用这个弱点实现ftp代理扫描。ftp端口扫描主要使用ftp代理服务器来扫描tcp端口。扫描步骤如下：1：假定S是扫描机，T是扫描目标，F是一个ftp服务器，这个服务器支持代理选项，能够跟S和T建立连接。2：S与F建立一个ftp会话，使用PORT命令声明一个选择的端口（称之为p－T）作为代理传输所需要的被动端口。3：然后S使用一个LIST命令尝试启动一个到p－T的数据传输。4：如果端口p－T确实在监听，传输就会成功（返回码150和226被发送回给S）。否则S回收到"425无法打开数据连接"的应答。5：S持续使用PORT和LIST命令，直到T上所有的选择端口扫描完毕。FTP代理扫描不但难以跟踪，而且当ftp服务器在_blank">防火墙后面的时候五：其它扫描方法Ping扫描如果需要扫描一个主机上甚至整个子网上的成千上万个端口，首先判断一个主机是否开机就非常重要了。这就是Ping扫描器的目的。主要由两种方法用来实现Ping扫描。1：真实扫描：例如发送ICMP请求包给目标IP地址，有相应的表示主机开机。2：TCP Ping：例如发送特殊的TCP包给通常都打开且没有过滤的端口（例如80端口）。对于没有root权限的扫描者，使用标准的connect来实现。否则，ACK数据包发送给每一个需要探测的主机IP。每一个返回的RST表明相应主机开机了。另外，一种类似于SYN扫描端口80（或者类似的）也被经常使用。安全扫描器安全扫描器是用来自动检查一个本地或者远程主机的安全漏洞的程序。象其它端口扫描器一样，它们查询端口并记录返回结果。但是它们。它们主要要解决以下问题：1：是否允许匿名登录。2：是否某种网络服务需要认证。3：是否存在已知安全漏洞。可能SATAN是最著名的安全扫描器。1995年四月SATAN最初发布的时候，人们都认为这就是它的最终版本，认为它不但能够发现相当多的已知漏洞，而且能够针对任何很难发现的漏洞提供信息。但是，从它发布以来，安全扫描器一直在不断地发展，其实现机制也越来越复杂。栈指纹绝大部分安全漏洞与缺陷都与操作系统相关，因此远程操作系统探测是系统管理员关心的一个问题。远程操作系统探测不是一个新问题。近年来，TCP/IP实现提供了主机操作系统信息服务。FTP，TELNET，HTTP和DNS服务器就是很好的例子。然而，实际上提供的信息都是不完整的，甚至有可能是错误的。最初的扫描器，依靠检测不同操作系统对TCP/IP的不同实现来识别操作系统。由于差别的有限性，现在只能最多只能识别出10余种操作系统。最近出现的两个扫描器，QueSO和NMAP，在指纹扫描中引入了新的技术。 QueSO第一个实现了使用分离的数据库于指纹。NMAP包含了很多的操作系统探测技术，定义了一个模板数据结构来描述指纹。由于新的指纹可以很容易地以模板的形式加入，NMAP指纹数据库是不断增长的，它能识别的操作系统也越来越多。这种使用扫描器判断远程操作系统的技术称为（TCP/IP）栈指纹技术。另外有一种技术称为活动探测。活动探测把TCP的实现看作一个黑盒子。通过研究TCP对探测的回应，就可以发现 TCP实现的特点。TCP/IP 栈指纹技术是活动探测的一个变种，它适用于整个TCP/IP协议的实现和操作系统。栈指纹使用好几种技术来探测TCP/IP协议栈和操作系统的细微区别。这些信息用来创建一个指纹，然后跟已知的指纹进行比较，就可以判断出当前被扫描的操作系统。栈指纹扫描包含了相当多的技术。下面是一个不太完整的清单：1：FIN探测2：BOGUS标记探测3：TCP ISN 取样4：TCP 初始窗口5：ACK值6：ICMP错误信息7：ICMP信息8：服务类型 9：TCP选项

这个有好多 可以做通信协议设计之类的，这类需要设计一个通信协议还有是使用TCP做数据传输的使用TCP做端口扫描的等待 如果需要 我可以帮忙哦

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Transmission Control Protocol，传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议TCP协议的目的是：在不可靠传输的IP层之上建立一套可靠传输的机制。TCP的可靠只是对于它自身来说的, 甚至是对于socket接口层, 两个系统就不是可靠的了, 因为发送出去的数据, 没有确保对方真正的读到（所以要在业务层做重传和确认机制）。可靠传输的第一要素是确认, 第二要素是重传, 第三要素是顺序。 任何一个可靠传输的系统, 都必须包含这三个要素。数据校验也是必要的。传输是一个广义的概念, 不局限于狭义的网络传输, 应该理解为通信和交互. 任何涉及到通信和交互的东西, 都可以借鉴TCP的思想。无论是在UDP上实现可靠传输或者创建自己的通信系统，无论这个系统是以API方式还是服务方式，只要是一个通信系统，就要考虑这三个要素。SeqNum的增加是和传输的字节数相关的。上图中，三次握手后，来了两个Len:1440的包，而第二个包的SeqNum就成了1441。然后第一个ACK回的是1441（下一个待接收的字节号），表示第一个1440收到了。网络上的传输是没有连接的，包括TCP也是一样的。而TCP所谓的“连接”，其实只不过是在通讯的双方维护一个“连接状态”，让它看上去好像有连接一样。所以，TCP的状态变换是非常重要的。查看各种状态的数量ss -ant | awk '{++s[$1]} END {for(k in s) print k,s[k]}'通过三次握手完成连接的建立三次握手的目的是交换通信双方的初始化序号，以保证应用层接收到的数据不会乱序，所以叫SYN(Synchronize Sequence Numbers)。ISN是不能hard code的，不然会出问题的。比如：如果连接建好后始终用1来做ISN，如果client发了30个segment过去，但是网络断了，于是client重连，又用了1做ISN，但是之前连接的那些包到了，于是就被当成了新连接的包，此时，client的Sequence Number可能是3，而Server端认为client端的这个号是30了。全乱了。RFC793中说，ISN会和一个假的时钟绑在一起，这个时钟会在每4微秒对ISN做加一操作，直到超过232，又从0开始。这样，一个ISN的周期大约是4.55个小时。因为，我们假设我们的TCP Segment在网络上的存活时间不会超过Maximum Segment Lifetime（MSL），所以，只要MSL的值小于4.55小时，那么，我们就不会重用到ISN。如果Server端接到了Clien发的SYN后回了SYN-ACK，之后Client掉线了，Server端没有收到Client返回的ACK，那么，这个连接就处于一个中间状态，即没成功，也没失败。于是，Server端如果在一定时间内没有收到的ACK会重发SYN-ACK。在Linux下，默认重试次数为5次，重试的间隔时间从1s开始每次都翻番，5次的重试时间间隔为1s, 2s, 4s, 8s, 16s，总共31s，第5次发出后还要等32s都知道第5次也超时了，所以，总共需要 1s + 2s + 4s+ 8s+ 16s + 32s = 26 -1 = 63s，TCP才会断开这个连接。客户端给服务器发了一个SYN后，就下线了，于是服务器需要默认等63s才会断开连接，这样，攻击者就可以把服务器的SYN连接的队列耗尽，让正常的连接请求不能处理。于是，Linux下给了一个叫tcp_syncookies的参数来应对这个事：当SYN队列满了后，TCP会通过源地址端口、目标地址端口和时间戳打造出一个特别的Sequence Number发回去（又叫cookie），此时服务器并没有保留客户端的SYN包。如果是攻击者则不会有响应，如果是正常连接，则会把这个SYN Cookie发回来，然后服务端可以通过cookie建连接（即使你不在SYN队列中）。千万别用tcp_syncookies来处理正常的大负载的连接的情况。因为sync cookies是妥协版的TCP协议，并不严谨。应该调整三个TCP参数：tcp_synack_retries减少重试次数，tcp_max_syn_backlog增大SYN连接数，tcp_abort_on_overflow处理不过来干脆就直接拒绝连接因为TCP是全双工的，因此断开连接需要4次挥手，发送方和接收方都需要发送Fin和Ack。如果两边同时断连接，那就会就进入到CLOSING状态，然后到达TIME_WAIT状态。指的是报文段的最大生存时间，如果报文段在网络中活动了MSL时间，还没有被接收，那么会被丢弃。关于MSL的大小，RFC 793协议中给出的建议是两分钟，不过实际上不同的操作系统可能有不同的设置，以Linux为例，通常是半分钟，两倍的MSL就是一分钟，也就是60秒主动关闭的一方会进入TIME_WAIT状态，并且在此状态停留两倍的MSL时长。由于TIME_WAIT的存在，大量短连接会占有大量的端口，造成无法新建连接。主动关闭的一方发出 FIN包，被动关闭的一方响应ACK包，此时，被动关闭的一方就进入了CLOSE_WAIT状态。如果一切正常，稍后被动关闭的一方也会发出FIN包，然后迁移到LAST_ACK状态。CLOSE_WAIT状态在服务器停留时间很短，如果你发现大量的 CLOSE_WAIT状态，那么就意味着被动关闭的一方没有及时发出FIN包。TCP要保证所有的数据包都可以到达，所以，必需要有重传机制。接收端给发送端的Ack确认只会确认最后一个连续的包，比如，发送端发了1,2,3,4,5一共五份数据，接收端收到了1，2，于是回ack 3，然后收到了4（注意此时3没收到），此时的TCP会怎么办？我们要知道，因为正如前面所说的，SeqNum和Ack是以字节数为单位，所以ack的时候，不能跳着确认，只能确认最大的连续收到的包，不然，发送端就以为之前的都收到了但总体来说都不好。因为都在等timeout，timeout可能会很长不以时间驱动，而以数据驱动重传如果包没有连续到达，就ack最后那个可能被丢了的包，如果发送方连续收到3次相同的ack，就重传Selective Acknowledgment, 需要在TCP头里加一个SACK的东西，ACK还是Fast Retransmit的ACK，SACK则是汇报收到的数据碎版，在发送端就可以根据回传的SACK来知道哪些数据到了，哪些没有收到重复收到数据的问题，使用了SACK来告诉发送方有哪些数据被重复接收了经典算法：Karn/Partridge算法，Jacobson/Karels算法TCP必需要知道网络实际的数据处理带宽或是数据处理速度，这样才不会引起网络拥塞，导致丢包Advertised-Window：接收端告诉发送端自己还有多少缓冲区可以接收数据。于是发送端就可以根据这个接收端的处理能力来发送数据，而不会导致接收端处理不过来接收端LastByteRead指向了TCP缓冲区中读到的位置，NextByteExpected指向的地方是收到的连续包的最后一个位置，LastByteRcved指向的是收到的包的最后一个位置，我们可以看到中间有些数据还没有到达，所以有数据空白区。发送端的LastByteAcked指向了被接收端Ack过的位置（表示成功发送确认），LastByteSent表示发出去了，但还没有收到成功确认的Ack，LastByteWritten指向的是上层应用正在写的地方。接收端在给发送端回ACK中会汇报自己的AdvertisedWindow = MaxRcvBuffer – LastByteRcvd – 1;收到36的ack，并发出了46-51的字节如果Window变成0了，发送端就不发数据了如果发送端不发数据了，接收方一会儿Window size 可用了，怎么通知发送端呢：TCP使用了Zero Window Probe技术，缩写为ZWP，也就是说，发送端在窗口变成0后，会发ZWP的包给接收方，让接收方来ack他的Window尺寸，一般这个值会设置成3次，每次大约30-60秒。如果3次过后还是0的话，有的TCP实现就会发RST把链接断了。如果你的网络包可以塞满MTU，那么你可以用满整个带宽，如果不能，那么你就会浪费带宽。避免对小的window size做出响应，直到有足够大的window size再响应。如果这个问题是由Receiver端引起的，那么就会使用David D Clark’s 方案。在receiver端，如果收到的数据导致window size小于某个值，可以直接ack(0)回sender，这样就把window给关闭了，也阻止了sender再发数据过来，等到receiver端处理了一些数据后windows size大于等于了MSS，或者receiver buffer有一半为空，就可以把window打开让send 发送数据过来。如果这个问题是由Sender端引起的，那么就会使用著名的 Nagle’s algorithm。这个算法的思路也是延时处理，他有两个主要的条件：1）要等到 Window Size >= MSS 或是 Data Size >= MSS，2）等待时间或是超时200ms，这两个条件有一个满足，他才会发数据，否则就是在攒数据。TCP_CORK是禁止小包发送，而Nagle算法没有禁止小包发送，只是禁止了大量的小包发送TCP不是一个自私的协议，当拥塞发生的时候，要做自我牺牲拥塞控制的论文请参看 《Congestion Avoidance and Control》主要算法有：慢启动，拥塞避免，拥塞发生，快速恢复，TCP New Reno，FACK算法，TCP Vegas拥塞控制算法TCP网络协议及其思想的应用TCP 的那些事儿（上）TCP 的那些事儿（下）tcp为什么是三次握手，为什么不是两次或四次？记一次TIME_WAIT网络故障再叙TIME_WAITtcp_tw_recycle和tcp_timestamps导致connect失败问题tcp短连接TIME_WAIT问题解决方法大全（1）- 高屋建瓴tcp短连接TIME_WAIT问题解决方法大全（2）- SO_LINGERtcp短连接TIME_WAIT问题解决方法大全（3）- tcp_tw_recycletcp短连接TIME_WAIT问题解决方法大全（4）- tcp_tw_reusetcp短连接TIME_WAIT问题解决方法大全（5）- tcp_max_tw_bucketsTCP的TIME_WAIT快速回收与重用浅谈CLOSE_WAIT又见CLOSE_WAITPHP升级导致系统负载过高问题分析Coping with the TCP TIME-WAIT state on busy Linux servers

我建议你着重tcp/ip协议簇的不同层次及各层的安全进行展开论述，