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大厂面试中三次握手延伸出来n连发你受得了?

L的存在 人气:1

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  • 一、这是一次有故事的对话
  • 二、三次握手的客户端服务端状态
    • 1 先画个图看看有哪些状态
    • 2 tcp协议内容解析
    • 3 通过工具wireshark来验证我们所述
  • 三、说下Linux网络编程常用API
    • 1 Linux网络编程常用API
    • 2 粘包现象
  • 四、再说说为啥不是两次握手或者四次握手?
  • 五、最后聊一聊分析网络程序的工具
    • 1 网络程序调试工具的思维导图
    • 2 详解各个小工具
    • 六 结尾

秋招面试也不记得多少家公司会有这个面试题。所以将其总结一下并分享给大家。

@
嘀嘀嘀。。。。一看广东,难道是腾讯的面试,哦原来是电话面试。那就开始吧!

一、这是一次有故事的对话





先说说三次握手的各个状态

二、三次握手的客户端服务端状态

1 先画个图看看有哪些状态

嗯?这些ack seq是干啥的呢,不急不急,我们先把tcp协议格式内容给整明白了。

2 tcp协议内容解析

  • 小贱先把tcp的头部搬过来
  • 然后我们来解析一下各个字段是什么意思
字段名 字段描述
16位端口号 告知主机该报文是来自哪里以及传给哪个上层协议或应用程序(目的端口)的。
32位序列号 一次TCP通信(从TCP连接建立到断开)过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的编号
32位确认号 用作对另一方发送来的TCP报文段的响应
4位头部长度 标识该TCP头部有多少个32bit字(4字节)。因为4位最大能表示15,所以TCP头部最长是60字节。
标志位URG URG标志:表示紧急指针是否有效。
标志位ACK ACK标志:表示确认号是否有效。我们称携带ACK标志的TCP报文段为确认报文段
标志位PSH PSH标志:提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据,为接收后续数据腾出空间。
标志位RST RST标志:表示要求对方重新建立连接。我们称携带RST标志的TCP报文段为复位报文段。
标志位SYN SYN标志:表示请求建立一个连接。我们称携带SYN标志的TCP报文段为同步报文。
标志位FIN FIN标志:表示通知对方本端要关闭连接了。我们称携带FIN标志的TCP报文段为结束报文段。
16位窗口大小 是TCP流量控制的一个手段。告诉对方本端的TCP接收缓冲区还能容纳多少字节的数据,这样对方就可以控制发送数据的速度
16位校验和 由发送端填充,接收端对TCP报文段执行CRC算法以检验TCP报文段在传输过程中是否损坏
16位紧急指针 是一个正的偏移量。它和序号字段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号

3 通过工具wireshark来验证我们所述

  • 打开wireshark,设置捕获网卡。
  • 解析
  1. 第1次握手:建立连接时,客户端发送 SYN 包到服务器端,携带一个序列码给服务器端用于确认,并进入 SYN_SEND 状态,等待服务器端确认。(发起连接状态)

  2. 第2次握手:服务器端收到 SYN 包,首先确认客户的SYN,并对序列码加1处理,发送一个自己的SYN包,携带一个自己的序列码,即 SYN+ACK 包,此时服务器进入 SYN_RECV 状态。(连接接收状态)

  3. 第3次握手:客户端收到服务器端返回的 SYN+ACK 包,向服务器端发送确认包 ACK,并对服务器端的序列码进行加1处理,此包发送完毕,两端进入 ESTABLISHED 状态,完成三次握手,之后服务器端和客户端就开始进行数据传输。(建立连接状态)

再说说Linux网络编程的API

三、说下Linux网络编程常用API

1 Linux网络编程常用API

这里至少需要知道下面的API接口。另外如果实力允许,也可以谈谈阻塞非阻塞,多路复用的select,poll,epoll等内容。

2 粘包现象

假设我们想将下面两句话连续发给服务器。

(1) i respect you

(2) you respect me

ok,那么对于服务器来说,总会有可能接收到诸如"i respect youyou respect me",这下服务器就懵了,这是啥?,因为咋们没有签订一个这样结构的协议,所以就需要分包,那么怎么分也需要去组织一个比较好的结构。通常一个方法是可以在包头存储需要发送数据的长度,以确保接受。

四、再说说为啥不是两次握手或者四次握手?

为什么不是四次握手?下面模拟一次男女有对话
男友小蓝:亲爱的你能听见我说话?下午去听"房东的猫"演唱会(具有发送能力)
女友小小:嗯嗯,听得到,狗子能听见我的声音吗?(具有接受能力,发送能力)
男友小蓝:能听见,亲爱能听见吗(具有接受能力)
女友小小:嗯?你是蓝憨憨?我不说了我听得见,是不是非要我再说一篇!!是想一个人去听演唱会?

哈哈哈,这就是四次握手,多做了一次无用功。一定牢记只需要双方具有发送和接受的能力就足矣。

为什么不是两次握手呢?我们继续模拟一次对话
男友小蓝:亲爱的你能听见我说话?(具有发送能力)
女友小小:我能听见的,你能听见我说话?(具有接受能力,发送能力)

好了,这里男友小蓝没有接受能力,女友说的话男友小蓝也就可能没收到。后续也就不知道怎么操作了!那到底会出什么问题呢?

假设在cientA第一次链接的过程中被阻塞了。如下图所示。那么这个时候因为没有收到server的应答,所以尝试重发,这次没有被阻塞就连接上server了。这个时候可以谈情说爱了,说完就断开了链接。

这个时候刚才被阻塞的client发现网络情况非常好了,就去链接server,server不管三七二十一,来了我就给你分配资源并回复你,两次握手完成了链接。但是好马不吃回头草呀,client以为你早就丢失了,所以不会和server进行数据的通信。这下完蛋了,server分配的资源白分配了,这就是浪费了服务器端的资源。那么此时网络超级差,server是不是有可能被耗尽资源呢?

五、最后聊一聊分析网络程序的工具

1 网络程序调试工具的思维导图

2 详解各个小工具

  • tcpdump

和它类似的工具在windows中是wireshark,其采用底层库winpcap/libpcap实现。采用了bpf过滤机制。下面我们看看提供的不同参数的含义。

参数名 含义
-n 使用IP地址表示主机。使用数字表示端口
-i 指定要监听的端口。如果为"-i any"表示住区所有网卡数据包
-v 输出诸如ip数据包中的TTL更加详细的信息
-t 不打印时间戳
-e 显示以太网帧头部信息
-c 仅仅抓取指定数量的数据包
-x 按照十六进制显示数据包内容
-X 不仅仅输出-x结果还输出十六进制对应的ASCII字符
-s 设置抓包时的抓包长度
-w 将输出结果定向到某个文件,一般为pcap后缀
-r 从文件读取数据包并显示

知道了相关参数,下面看几个案例

执行任务 执行命令
捕获特定网口数据包 tcpdump -i eth0
捕获特定个数(1000)的包 tcpdump -c 1000 -i eth0
将捕获的包保存到文件 tcpdump -w a.pcap -i eth0
读取pcap格式的包 tcpdump -r a.pcap
增加捕获包的时间戳 tcpdump -n -ttt -i eth0
指定捕获包的协议类型 tcpdump -i eth0 arp
捕获指定端口 tcpdump -i eth0 post 22
捕获特定目标ip+port的包 tcpdump -i eth0 dst address and port 22
捕获DNS请求和响应 tcpdump -i eth0 -s0 port 53
匹配Http请求头 tcpdump -s 0 -v -n -l | egrep -i "POST /|GET /|Host:"
  • lsof

列出当前系统打开的文件描述符工具。可以得知感兴趣的描述符是被哪些进程使用

同样,我们看看相关参数

参数 描述 使用方法
-i 显示sokcet文件描述符 lsof -i @ip:port
-c 显示指定的命令打开的所有文件描述符 lsof -c processA(查看进程A打开了多少描述符)
-t 仅显示打开了目标文件描述符的进程pid

老规矩,上几个例子

执行任务 命令
列出所有的网络链接 lsof -i
列出所有udp的网络链接 lsof -i udp
列出谁在使用某个端口 lsof -i :3306
列出谁在使用特定的tcp端口 lsof -i tcp:80
根据文件描述范围列出文件信息 lsof -d 2-3
  • nc

nc-->“瑞士军刀”。不知大家在渗透过程中,拿了shell有没有使用nc搞点事儿。它用来快速构建网络链接。常用来调试客户端程序。

参数 描述
-i 设置数据包传送的时间间隔
-l 以服务器方式运行。默认为客户端运行
-k 重复接受并处理某个端口上的所有链接
-p 以客户端运行时强制其使用指定端口
-C 将CR和LF两个字符作为结束符
-u 使用udp协议。默认tcp协议
-X nc客户端余代理服务器通信时默认为socks5协议。
-z 扫描目标机器某个范围服务是否开启

小贱上案例

执行任务 执行命令
扫描机器A端口号在30-40的服务 nc -z A 30-40
连接服务器A 端口号为5000 nc -C A 5000
传送文件 MachineA:nc -v -n ip port <D:\a.exe MachineB:nc -v -l -p port >E:\a.exe
  • netstat

netstat是一个网络信息统计工具。它可以得到网卡接口上全部了解,路由表信息,网卡接口信息等。通常在网络编程中我们用它来显示TCP连接以及状态信息。

参数 描述
-n 使用IP地址表示主机
-a 显示结果中包含监听的socket
-t 仅显示TCP连接
-r 显示路由信息
-i 显示网卡接口数据流量
-c 每隔1s输出一次
-o 显示socket定时器的信息
-p 显示socket所属的进程的PID和名字

下面列举几个常用例子

执行任务 执行命令
列出所有连接 netstat -a
只列出TCP或者UDP netstat -at/netstat -au
列出监听中的连接 netstat -tnl
获取进程名、进程号以及用户 ID nestat -nlpt
打印统计信息 netstat -s
netstat持续输出 netstat -ct
打印active状态的连接 netstat -atnp | grep ESTA
查看服务是否运行(npt) netstat -aple| grep ntp
  • vmstat

vmstat能够实时输出系统的进程信息,内存使用,cpu使用等资源的使用情况

参数 描述
-f 显示系统自启动以来执行的fork次数
-s 显示内存相关统计信息
-d 显示磁盘相关统计信息
-p 显示指定磁盘分区统计信息
count 采样次数。

看一下vmstat都有哪些输出字段。

| 字段名 | 描述 |
| ------ | ------------------------------------------------------------ |
| procs | r表示等待运行的而进程数目。b表示处于不可中断睡眠状态的进程数目 |
| memory | swpd:使用的虚拟内存量。free:空闲内存量。buff:用作缓冲区的内存量。cache:用作缓存的内存量。 |
| swap | si:从磁盘换入的内存量(/s)。so:交换到磁盘的内存量(/s)。 |
| io | bi:从块设备接收的块(blocks/s)。bo:发送到块设备的块(blocks/s)。 |
| system | in:每秒中断的次数,包括时钟。cs:每秒上下文切换的次数。 |

这里注意哈,如果查看磁盘的更加详细信息,有另外iostat所得到的信心就更加详细哟

  • mpstat

能够实时监测多处理器系统中各个cpu的使用情况。这个命令的执行需要安装sysstat,在centos中执行yum install systat就好了。

然后我们看看各个字段什么意思。

字段 描述
cpu 表示当前条信息属于哪个cpu的数据
%usr 进程运行在用户空间所占cpu运行时间的比例
%nice nice值为负的进程运行在用户空间的时间占cpu总运行时间的比例
%iowait cpu等待磁盘操作的时间占cpu总运行时间的比例
%irq cpu用于处理硬件中断时间占cpu总运行时间的比例
%soft cpu用于处理软件中断的时间占cpu用运行时间的比例
%steal 一对虚拟cpu。当超级管理员在处理某个虚拟cpu时,另一个等待它处理完才能运行。这段等待时间表示为steal时间占总运行时间的比例
%guest 运行虚拟cpu时间占cpu总运行时间的比例
%idle 系统空闲时间占cpu总运行时间的比例

六 结尾

好了,今天文章就到这了,如果你读到这里了,老铁么么哒!非常感谢!
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