TCP 3 way handshake & 4 way handshake

생성일

2023/02/22 06:09

태그

Network

TCP 3 way handshake & 4 way handshake

Handshake

핸드쉐이크(handshake)는 본 통신이 시작되기 전에, 두 개체(Client, Server 등)간의 통신 연결 프로토콜 확립을 위한 정보를 교환하는 자동화된 협상 과정이다.

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Transport Layer 의 TCP(Transmission Control Protocol)는 높은 신뢰성을 보장하는 연결 지향 프로토콜 이며 TCP 에서 통신을 연결할 때에는 3 way handshake 를 연결 해제할 때에는 4 way handshake 를 사용한다.

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암호화 통신 프로토콜인 SSL (Secure Sockets Layer), TSL (Transport Layer Security)는 TTL/SSL Handshake를 사용한다.

TCP Control Flag

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TCP 헤더는 6bit의 Control Flag 필드를 포함한다. 각 플래그의 사용을 0 과 1 로 나타낸다.

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ex) SYN/ACK 는 010010 .

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Acknowledge Number 는 상대방에게 받아야 할 패킷의 번호를 의미한다.

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Sequence Number 와 Acknowledge Number 를 통해 통신 순서를 확인한다.

*세그먼트는 4계층의 패킷을 의미한다. 계층별 패킷 구분을 위해 4계층은 세그먼트 , 3계층은 패킷 , 2계층은 프레임 이라고 칭한다.

SYN (Synchronize)	연결 요청	통신 시작을 위해 가장 먼저 보내는 패킷 임의의 초기 Sequence Number 를 보낸다.
ACK (Acknowledgement)	응답 플래그	송신측으로부터 패킷을 받았다는 것을 알려주기 위한 플래그 일반적으로 받은 Sequence + 1 하여 응답한다.
Fin (Finish)	연결 종료	남은 전송 데이터가 없으므로, 세션 연결을 종료시키는 플래그
RST (Reset)	재연결	비정상적인 세션을 끊기 위해 연결을 재설정하는 플래그
PSH (Push)	밀어 넣기)	빠른 응답을 위해 버퍼링 없이 OSI 7 Layer의 Application 계층으로 바로 전달하도록 하는 플래그
URG (Urgent)	긴급 데이터	긴급하게 전해야 할 내용이 있을 경우, 사용하는 플래그

아래와 같이 3 way handshake 를 통해 연결을 설정하고, 4 way handshake 를 통해 해제한다.

3 way handshake

TCP 3 way handshake는 전송의 신뢰성을 보장하기 위해서, 통신 이전에 세션을 수립하는 것이다. 양쪽 모두 통신 준비가 되었다는 것을 확인하는 과정이며, 서로의 일련 번호를 얻을 수 있다.

Client 가 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다.

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Client 는 SYN_SENT 상태가 되어, SYN/ACK 응답을 기다린다.

Server 가 요청을 승인하는 SYN/ACK 패킷을 보낸다.

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Server 는 SYN_RECEIVED 상태가 되어 ACK 를 기다린다.

Client 는 ACK 를 보내고, 이 후로부터는 연결이 이루어진다.

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Client 와 Server 는 ESTABLISHED 상태가 된다.

4 way handshake

Client 가 연결 종료를 의미하는 FIN 플래그를 보낸다.

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Client 는 FIN_WAIT 상태가 된다.

Server 가 FIN 을 받고 확인했다는 ACK 를 보낸다.

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Server 는 CLOSE_WAIT 상태가 되어 자신에게 남은 통신이 끝나기를 기다린다.

Server 가 연결 해지 준비가 되었다는 의미로 FIN 플래그를 보낸다.

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Server 는 LAST_ACK 상태가 된다.

Client 가 FIN 을 받고 확인했다는 ACK 를 보낸다.

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Client 는 바로 세션을 종료시키지 않고, TIME_WAIT 상태가 된다. Server 가 FIN 패킷보다 먼저 보냈지만, 여러 문제로 상황으로 늦게 도착할 수 있는 잉여 패킷을 기다린다. (default 240초)

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Client 와 Server 가 CLOSE 상태가 된다.

FIN 플래그로 종료를 요청하는 시점에, Client가 연결을 바로 종료하지 않고, 남은 요청을 기다리는 것을 Half-Close 기법이라고 한다.

ref)

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https://github.com/da-in/tech-interview-study/blob/main/Tech Interview Cheat Sheet/Network/TCP Handshake.md

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https://velog.io/@averycode/네트워크-TCPUDP와-3-Way-Handshake4-Way-Handshake

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https://en.wikipedia.org/wiki/Handshake_(computing)

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https://velog.io/@osk3856/TLS-Handshake

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https://bangu4.tistory.com/74

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https://networkengineering.stackexchange.com/questions/23527/when-does-the-three-way-handshake-take-place-in-relation-to-data-flowing-down-th