TCP の履歴(No.9)

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  • 1 (2021-11-14 (日) 21:02:42)
  • 2 (2021-11-15 (月) 09:55:54)
  • 3 (2021-12-09 (木) 11:32:48)
  • 4 (2021-12-11 (土) 12:25:20)
  • 5 (2022-02-12 (土) 22:52:02)
  • 6 (2022-02-13 (日) 15:35:09)
  • 7 (2022-04-13 (水) 17:04:11)
  • 8 (2022-09-02 (金) 08:08:32)
  • 9 (2022-09-04 (日) 15:49:43)

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TCP とは†

名称†

• Transmission Control Protocol

概要†

• トランスポート層（OSI参照モデル、TCP/IPモデル）の通信プロトコル
• コネクション型
  • 通信の信頼性が高い
  • 送信元IPアドレスの偽装が難しい(可能ではある)
• セグメント
  • TCPでやりとりするデータの単位(PDU)

TCP の機能†

• 再送処理
  • 再送タイムアウト（RTO）
  • 高速再転送

• フロー制御

• 輻輳制御

TCPの仕組み†

TCPコネクション†

• 通信の開始時に通信路を確立し、終了時に通信路を解放する
• TCPコネクションは下記の4つの情報によって識別される
  • 宛先IPアドレス
  • 宛先ポート番号（TCP）
  • 送信元IPアドレス
  • 送信元ポート番号（TCP）
• 3つのフェーズで行われる
  1. コネクション確立フェーズ
  2. 通信フェーズ
  3. コネクション切断フェーズ

(1) コネクション確立フェーズ†

• 3wayハンドシェイク
  • 1. →(SYN)
  • 2. ←(ACK + SYN)
  • 3. →(ACK)
• ※SYN：コネクション確立要求
• ※ACK：肯定応答

(2) 通信フェーズ†

(3) コネクション切断フェーズ†

• 1. →(FIN + ACK)
• 2. ←(ACK)
• 3. ←(FIN + ACK)
• 4. →(ACK)

TCP のデータ構造†

• TCPヘッダとペイロードで構成される
  • TCPヘッダ（20バイト～）
  • ペイロード（アプリケーション層のデータ）

TCPヘッダ†

• 1〜32bit
  • 送信元ポート番号(16)
  • 宛先ポート番号(16)

• 33〜64bit
  • シーケンス番号(32)

• 65〜96bit
  • 確認応答番号(ACK番号)(32)

• 97〜128bit
  • データオフセット(4)　※TCPヘッダ長：単位は4Byte(32bit)
  • 予約(6)　※未使用（末尾3桁をコントロールフラグとして使う）
  • コントロールフラグ(6)
  • ウィンドウサイズ(16)

• 129〜160bit（20Byte）
  • チェックサム(16)　※TCPセグメント（TCPヘッダ + ペイロード）の誤り検出に使われる
  • 緊急ポインタ(16)

• 161〜192bit
  • オプション(n)
  • パディング(32-n)

シーケンス番号†

• 送信データの連番
• 初期値はランダムな値

確認応答番号(ACK番号)†

• 受信データの連番
• 3ウェイハンドシェイク前
  • 相手から受け取ったシーケンス番号に1を加算した値
• 3ウェイハンドシェイク後
  • 相手から受け取ったシーケンス番号にデータサイズ（Byte）を加算した値

コントロールフラグ†

• コードビット
• コントロールビット

• 予約(末尾3桁)

  ビット位置	コードビット		意味
  1	NS	ECN-nonce	RFC3540
  2	CWR	congestion window reduced	輻輳ウィンドウ減少の通知。RFC3168
  3	ECE	EDN-echo	輻輳発生の通知。RFC3168

• コントロールフラグ(6桁)　※RFC793

  ビット位置	コードビット		意味
  1	URG	urgent	緊急
  2	ACK	acknowledgement	応答。SYNパケットの場合"0"、SYNパケット以外の場合"1"
  3	PSH	push	プッシュ
  4	RST	reset	リセット。TCP接続を強制終了する場合"1"
  5	SYN	synchronize	同期。SYNパケットの場合"1"、SYNパケット以外の場合"0"
  6	FIN	finish	終了。TCP接続を終了する場合"1"

SYNクッキー†

• TCP通信の正当性を確認するために、SYN + ACKパケットのシーケンス番号に埋め込むデータのこと
• TCPヘッダをハッシュ化した値などが使われる

TCPの脆弱性†

• 発信元IPアドレスの偽装が難しい

• 発信元IPアドレスが偽装されていても、コネクションの確立が必要ない攻撃に対しては弱い
  • SYNフラッド攻撃

• 接続要求(SYN)に対する応答(SYN/ACK)を攻撃に悪用される
  • 反射・増幅型DDoS攻撃

• 初期シーケンス番号を推測したセッション・ハイジャック

• TCP ACKスキャン
  • 「ポートスキャン」参照

関連用語†

• Keep-Alive
• TCP/IP
• TFO（TCPファストオープン）
• SPDY
• DCTCP（データセンターTCP）
• セグメント
• ハーフオープン
• UDP