Spiegazione dell'handshake a tre vie tramite TCP/IP

Articolo
12/26/2023

Questo articolo illustra il processo di handshake a tre vie TCP (Transmission Control Protocol) tra un client e un server all'avvio o alla fine di una connessione TCP.

Numero KB originale: 172983

Riepilogo

Questo articolo è destinato ai destinatari che hanno familiarità con TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Viene illustrato il processo dell'handshake a tre vie TCP tra un client e un server all'avvio o alla fine di una connessione TCP.

Ulteriori informazioni

Il livello TCP del protocollo di trasporto TCP/IP è orientato alla connessione. Orientato alla connessione significa che, prima di poter trasmettere i dati, è necessario ottenere e riconoscere una connessione affidabile. Le trasmissioni di dati a livello TCP, l'impostazione della connessione e la terminazione della connessione mantengono parametri di controllo specifici che regolano l'intero processo. I bit di controllo sono elencati come segue:

URG: Campo puntatore urgente significativo
ACK: campo di riconoscimento significativo
PSH: funzione push
RST: reimpostare la connessione
SYN: Sincronizzare i numeri di sequenza
FIN: Nessun altro dato dal mittente

Esistono due scenari in cui verrà eseguito un handshake a tre vie:

Stabilire una connessione (un'apertura attiva)
Termina una connessione (una chiusura attiva)

Le informazioni di esempio seguenti sono state ottenute da un'acquisizione di Monitoraggio di rete. Monitoraggio di rete è un analizzatore di protocollo che può essere ottenuto da Microsoft Systems Management Server.

Stabilire una connessione

La sequenza seguente mostra il processo di creazione di una connessione TCP:

Frame 1:

Come si vede nel primo frame, il client NTW3 invia un segmento SYN (TCP ....S.). È una richiesta al server per sincronizzare i numeri di sequenza. Specifica il numero di sequenza iniziale (ISN). ISN viene incrementato di 1 (8221821+1=8221822) e viene inviato al server. Per avviare una connessione, il client e il server devono sincronizzarsi reciprocamente i numeri di sequenza. È anche disponibile un'opzione per l'impostazione della dimensione massima del segmento (MSS), definita dalla lunghezza (len: 4). Questa opzione comunica il servizio mittente che il mittente vuole ricevere. Il campo Acknowledgment (ack: 0) è impostato su zero perché è la prima parte dell'handshake a tre vie.


1 2.0785 NTW3 --> BDC3 TCP ....S., len: 4, seq: 8221822-8221825, ack: 0,
win: 8192, src: 1037 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: ....S., len: 4, seq: 8221822-8221825, ack: 0, win: 8192, src: 1037
dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221822 (0x7D747E)
 TCP: Acknowledgement Number = 0 (0x0)
 TCP: Data Offset = 24 (0x18)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x02 : ....S.

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...0.... = Acknowledgement field not significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......1. = Synchronize sequence numbers
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8192 (0x2000)
 TCP: Checksum = 0xF213
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Options

TCP: Option Kind (Maximum Segment Size) = 2 (0x2)
 TCP: Option Length = 4 (0x4)
 TCP: Option Value = 1460 (0x5B4)

TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 9E 18 8B 02 60 8C 3B 85 C1 08 00 45 00 .`.....`.;....E.
00010: 00 2C 0D 01 40 00 80 06 E1 4B 83 6B 02 D6 83 6B .,..@....K.k...k
00020: 02 D3 04 0D 00 8B 00 7D 74 7E 00 00 00 00 60 02 .......}t~....`.
00030: 20 00 F2 13 00 00 02 04 05 B4 20 20 .........

Fotogramma 2:

Come si vede nel secondo frame, il server BDC3 invia un segmento ACK e SYN (TCP .A..S.). In questo segmento il server riconosce la richiesta del client per la sincronizzazione. Nel frattempo, il server invia anche la richiesta al client per la sincronizzazione dei numeri di sequenza. C'è una differenza importante in questo segmento. Il server trasmette un numero di riconoscimento (8221823) al client. Il riconoscimento è solo la prova per il client che il ACK è specifico del SYN avviato dal client. Il processo di riconoscimento della richiesta del client consente al server di incrementare di uno il numero di sequenza del client e di usarlo come numero di riconoscimento.


2 2.0786 BDC3 --> NTW3 TCP .A..S., len: 4, seq: 1109645-1109648, ack:
8221823, win: 8760, src: 139 (NBT Session) dst: 1037 BDC3 --> NTW3 IP

TCP: .A..S., len: 4, seq: 1109645-1109648, ack: 8221823, win: 8760,
src: 139 (NBT Session) dst: 1037

TCP: Source Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Destination Port = 0x040D
 TCP: Sequence Number = 1109645 (0x10EE8D)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Data Offset = 24 (0x18)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x12 : .A..S.

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......1. = Synchronize sequence numbers
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x012D
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Options

TCP: Option Kind (Maximum Segment Size) = 2 (0x2)
 TCP: Option Length = 4 (0x4)
 TCP: Option Value = 1460 (0x5B4)

TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 3B 85 C1 02 60 8C 9E 18 8B 08 00 45 00 .`.;...`......E.
00010: 00 2C 5B 00 40 00 80 06 93 4C 83 6B 02 D3 83 6B .,[.@....L.k...k
00020: 02 D6 00 8B 04 0D 00 10 EE 8D 00 7D 74 7F 60 12 ...........}t`.
00030: 22 38 01 2D 00 00 02 04 05 B4 20 20 "8.-......

Frame 3:

Come si vede nel terzo frame, il client invia un segmento ACK (TCP .A....). In questo segmento il client riconosce la richiesta del server per la sincronizzazione. Il client usa lo stesso algoritmo implementato dal server per fornire un numero di riconoscimento. Il riconoscimento da parte del client della richiesta di sincronizzazione del server completa il processo di stabilire una connessione affidabile e l'handshake a tre vie.


3 2.787 NTW3 --> BDC3 TCP .A...., len: 0, seq: 8221823-8221823, ack:
1109646, win: 8760, src: 1037 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 8221823-8221823, ack: 1109646, win: 8760,
src: 1037 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x18EA
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 9E 18 8B 02 60 8C 3B 85 C1 08 00 45 00 .`.....`.;....E.
00010: 00 28 0E 01 40 00 80 06 E0 4F 83 6B 02 D6 83 6B .(..@....O.k...k
00020: 02 D3 04 0D 00 8B 00 7D 74 7F 00 10 EE 8E 50 10 .......}t....P.
00030: 22 38 18 EA 00 00 20 20 20 20 20 20 "8....

Chiusura di una connessione

Anche se l'handshake a tre vie richiede solo tre pacchetti da trasmettere tramite il supporto di rete, la terminazione di questa connessione affidabile deve trasmettere quattro pacchetti. Poiché una connessione TCP è full-duplex (i dati possono scorrere in ogni direzione indipendentemente dall'altra), ogni direzione deve essere terminata in modo indipendente.

Fotogramma 4:

In questa sessione di frame viene visualizzato il client che invia una FIN accompagnata da un ACK (TCP .A...F). Questo segmento ha due funzioni di base. In primo luogo, quando il parametro FIN è impostato, informerà il server che non dispone di altri dati da inviare. In secondo luogo, l'ACK è essenziale per identificare la connessione specifica stabilita.


4 16.0279 NTW3 --> BDC3 TCP .A...F, len: 0, seq: 8221823-8221823,
ack:3462835714, win: 8760, src: 2337 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3
IP

TCP: .A...F, len: 0, seq: 8221823-8221823, ack: 1109646, win: 8760, src:
1037 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x11 : .A...F

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......1 = No more data from sender

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x236C
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)

00000: 00 20 AF 47 93 58 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 45 00 . .G.X...".9..E.
00010: 00 28 9B F5 40 00 80 06 21 4A C0 5E DE 7B C0 5E .(..@...!J.^.{.^
00020: DE 57 09 21 05 48 0B 20 96 AC CE 66 AE 02 50 11 .W.!.H. ...f..P.
00030: 22 38 23 6C 00 00 "8#l..

Fotogramma 5:

In questo frame non viene visualizzato nulla di speciale, ad eccezione del server che riconosce la FIN trasmessa dal client.


5 16.0281 BDC3 --> NTW3 TCP .A...., len: 0, seq: 1109646-1109646,
ack: 8221824, win:28672, src: 139 dst: 2337 (NBT Session) BDC3 --> NTW3
IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 1109646-1109646, ack: 8221824, win:28672, src:
139 dst: 2337 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 28672 (0x7000)
 TCP: Checksum = 0xD5A3
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 02 03 BA 84 08 00 45 00 ...".9........E.
00010: 00 28 D2 82 00 00 3F 06 6B BD C0 5E DE 57 C0 5E .(....?.k..^.W.^
00020: DE 7B 05 48 09 21 CE 66 AE 02 0B 20 96 AD 50 10 .{.H.!.f... ..P.
00030: 70 00 D5 A3 00 00 90 00 01 00 86 00 p...........

Fotogramma 6:

Dopo aver ricevuto l'fin dal computer client, il server eseguirà l'ACK. Anche se TCP ha stabilito connessioni tra i due computer, le connessioni sono ancora indipendenti l'una dall'altra. Il server deve quindi anche trasmettere una FIN (TCP .A...F) al client.


6 17.0085 BDC3 --> NTW3 TCP .A...F, len: 0, seq: 1109646-1109646, ack:
8221824, win:28672, src: 139 dst: 2337 (NBT Session) BDC3 --> NTW3 IP

TCP: .A...F, len: 0, seq: 1109646-1109646, ack: 8221824, win:28672, src:
139 dst: 2337 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x0548
 TCP: Destination Port = 0x0921
 TCP: Sequence Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x11 : .A...F

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......1 = No more data from sender

TCP: Window = 28672 (0x7000)
 TCP: Checksum = 0xD5A2
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 02 03 BA 84 08 00 45 00 ...".9........E.
00010: 00 28 D2 94 00 00 3F 06 6B AB C0 5E DE 57 C0 5E .(....?.k..^.W.^
00020: DE 7B 05 48 09 21 CE 66 AE 02 0B 20 96 AD 50 11 .{.H.!.f... ..P.
00030: 70 00 D5 A2 00 00 02 04 05 B4 86 00 p...........

Fotogramma 7:

Il client risponde nello stesso formato del server, eseguendo l'acking della fin del server e incrementando il numero di sequenza di 1.


7 17.0085 NTW3 --> BDC3 TCP .A...., len: 0, seq: 8221824-8221824, ack:
1109647, win: 8760, src: 2337 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 8221824-8221824, ack: 1109647, win: 8760, src:
2337 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x0921
 TCP: Destination Port = 0x0548
 TCP: Sequence Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109647 (0x10EE8F)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x236B
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)

00000: 00 20 AF 47 93 58 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 45 00 . .G.X...".9..E.
00010: 00 28 BA F5 40 00 80 06 02 4A C0 5E DE 7B C0 5E .(..@....J.^.{.^
00020: DE 57 09 21 05 48 0B 20 96 AD CE 66 AE 03 50 10 .W.!.H. ...f..P.
00030: 22 38 23 6B 00 00 "8#k..

Il client ACKing la notifica FIN dal server identifica una chiusura normale di una connessione TCP.

Riferimenti

Ottenere RFC 793.

Le RFC possono essere ottenute tramite Internet nel modo seguente:

Le copie cartacee di tutte le RFC sono disponibili dalla scheda di interfaccia di rete, singolarmente o su base di sottoscrizione (per ulteriori informazioni contattare NIC@NIC.DDN.MIL). Le copie online sono disponibili tramite FTP o Kermit da NIC.DDN.MIL come rfc/rfc####.txt o rfc/rfc####.PS (#### è il numero RFC senza zeri iniziali).

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