Обмен данными между устройствами, подключенными к всемирной паутине, осуществляется с помощью набора протоколов TCP/IP. Этот стек использует разный перечень протоколов, включая UDP и TCP. Специалисты, ответственные за разработку и наладку частных/корпоративных сетей, досконально понимают разницу между ними, но с точки зрения простого пользователя назначение этих протоколов, а также разница между ними, вызывает целый ряд вопросов.
Протоколы UDP и TCP – в чем разница?
Несмотря на то, что протоколы UDP и TCP ориентированы на выполнение одной задачи – передачу данных, между ними существует ряд принципиальных отличий.
Что такое TCP?
TCP-протокол – это виртуальный канал, сформированный между двумя или более узлами. Его работоспособность становится возможной, если заранее установить соединение – в противном случае передача информационных пакетов будет невозможной. С помощью протокола TCP реализуется надежная передача большого объема данных к разнообразным пользовательским устройствам.
Чтобы обеспечить надежное соединение, протокол TCP предусматривает трехэтапный запуск сеанса связи. Клиент и сервер должны передавать значения ISN и порта. Еще одна отличительная особенность протокола TCP заключается в использовании контрольной суммы, с помощью которой система проверяет, правильно ли передана информация конечному пользователю.
Приложения для TCP
Протокол TCP используют следующие приложения:
Из этого следует, что протокол TCP пользуется популярностью среди приложений, работающих с массивом данных, разрыв которых нужно полностью исключить. Программы для загрузки файлов, отправки сообщений – это лишь малая часть программного обеспечения, построенного на базе протокола TCP.
UDP протокол — что это такое?
В рамках протокола UDP данные передаются между узлами с помощью специальных пакетов данных, не требующих проверки. При этом гарантии их получения не требуется. Данная технология не предусматривает удаление дубликатов пакетов, мониторинг и контроль их текущего расположения.
С одной стороны, специалисты в области компьютерных сетей вполне заслуженно считают UDP ненадежным протоколом. С другой, это не просто важное, а незаменимое решение для приложений, работающих в режиме реального времени, интернет-телевидения, технологии VOIP, игр по сети и так далее. Благодаря возможностям протокола UDP пропадает необходимость проводить первичную проверку соединения, соблюдения целостности и порядка структуры данных. Если какая-либо датаграмма (пакет без проверки) потеряется, происходит ее автоматический сброс. Это положительно сказывается на скорости передачи данных через сеть интернет.
Приложения для UDP
Протокол UDP незаменим для приложений, с помощью которых происходит передача мультимедийной информации, включая интернет-телевидение, интернет-телефонию и так далее. Некоторое количество данных все же может быть потеряно, но это будет сложно заметить на практике. Яркий пример – изменение качества видеоряда и звука в худшую сторону. Вот почему популярные специализированные программы заранее предлагают своим пользователям выбрать оптимальное разрешение.
Применение TCP
Из сказанного выше следует, что TCP – это протокол повышенной сложности, работа которого сопровождается большими тратами времени. Причиной этого является механизм синхронизации между узлами. При этом основное преимущество данного протокола заключается в гарантии доставки пакетов, благодаря чему эта функциональность не включается в структуру прикладного протокола.
Кроме того, применение протокола TCP является гарантией надежности доставки. В случае некорректной отправки сообщения пользователь всегда получит соответствующее уведомление в виде окна с информацией о возникшей ошибке.
Применение UDP
UDP, в свою очередь, является протоколом, обладающим высокой скоростью передачи данных. Все дело в том, что в его основу заложен минималистичный механизм, без которого не обходится ни одна передача данных. Естественно, для него характерен целый ряд недостатков. Поступление передаваемых данных происходит в хаотичном порядке – не факт, что первый пакет из общего списка не окажется последним.
Гарантии доставки передаваемой информации нет, поэтому не исключено, что в ответ пользователь получит один пакет в виде двух копий. Возникновение подобной ситуации возможно в том случае, если один адрес для отправки сопровождается двумя разными маршрутами.
Выводы
UDP – протокол, который обеспечивает высокую скорость отправки пакетов данных, но без гарантии их доставки. Если для конечного пользователя важна надежность доставки с сохранением порядка отправки данных, придется переходить на использование протокола TCP. Применение протокола UDP актуально, если проводится групповая и широковещательная передача данных. Вот почему он пользуется большой популярностью в области потокового интернет-видео, а также в игровой индустрии.
Пожалуйста, оставляйте свои мнения по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, дизлайки, отклики, подписки, лайки!
Пожалуйста, опубликуйте ваши комментарии по текущей теме статьи. За комментарии, подписки, дизлайки, отклики, лайки огромное вам спасибо!
Протоколы TCP и UDP: в чем разница
Говоря о безопасности информации, мы имеем в виду конфиденциальность, целостность и доступность информации в каждый момент времени. И если с конфиденциальностью и доступностью все понятно, то как обеспечить целостность информации при ее передаче по сети? Для решения этой задачи нам пригодится знание сетевых протоколов.
В данной статье мы рассмотрим протоколы TCP и UDP: что из себя представляет каждый из этих протоколов, в чем их отличие и когда целесообразнее использовать UDP подключение, а когда TCP.Они входят в стек протоколов TCP/IP, относятся к транспортному уровню модели OSI и используются для передачи информации от узла к узлу.
UDP protocol – протокол, обеспечивающий передачу данных (датаграмм) без предварительного создания соединения между хостами. При отправке датаграмм нет уверенности в существовании получателя и его готовности к обмену. Сетевой протокол UDP не обеспечивает также упорядочивание датаграмм при получении. Он используется приложениями для которых существенное значение имеет время доставки, когда нет возможности ждать задержавшиеся или запрашивать потерянные пакеты, например, в системах реального времени. Датаграммы могут доставляться не в заданном порядке, дублироваться или вовсе не доставляться. Поэтому протокол UDP называют «ненадёжным протоколом датаграмм».
Приложения, использующие протокол UDP не чувствительны к потерям данных, нарушению порядка получения датаграмм и дублированию. При этом они могут использовать механизмы обеспечения надёжности на прикладном уровне.
Протокол передачи данных TCP – протокол обеспечивающий надежную доставку пакетов данных, он обеспечивает установку соединения между двумя хостами методом «рукопожатия», после которого может осуществляться обмен данными.
Перед началом передачи пакетов через TCP соединение устанавливается сессия с получателем, в рамках которой затем производится передача данных. Это позволяет убедиться в том, что получатель существует и готов принимать данные. После завершения передачи сессия закрывается, получатель извещается о том, что данных больше не будет, а отправитель извещается о том, что получатель извещён.
Каждый пакет при обмене имеет свой порядковый номер. TCP автоматически упорядочивает пакеты, используя порядковый номер, и передает после склейки на уровень приложений. После отправки нескольких пакетов, ожидается подтверждение и порядковый номер следующего пакета. Если подтверждение не получено, отправка повторяется, если попытки не увенчались успехом, сессия разрывается. Количество пакетов данных, на которые будет запрашиваться подтверждение, зависит от надежности сети. Если данные теряются, то подтверждение автоматически запрашивается чаще. Это называется механизмом скользящего окна (sliding window), благодаря которому TCP может работать с сетями, независимо от уровня их надежности.
Применение TCP целесообразно там, где недопустима потеря данных, например, при авторизации, а также при передаче шифрованной информации.
TCP и UDP отличия
Означает ли это, что протокол UDP не стоит использовать? Вовсе нет. За счет отсутствия «гарантии доставки» протокол UDP обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем TCP. По этой причине UDP оптимален для сетевых и онлайн игр, просмотра потокового видео, организации видео-связи и IP телефонии.
Как сделать выбор: TCP или UDP для vpn?
Программа Whoer VPN по умолчанию использует TCP-протокол, но при необходимости вы можете сменить его на UDP в Настройках одним кликом.
Наши клиенты часто спрашивают, какой протокол лучше: tcp или udp для vpn. Прочитав этой статье о tcp и udp протоколах, вы сами можете решить, какой из них лучше подходит именно вам. OpenVPN приложения работают как с UDP, так и с TCP, и оба протокола безопасны и обеспечивают анонимность. Какой из них использовать, зависит от того, для чего вы используете VPN.
В дополнение к собственному впн-клиенту, мы предоставляем нашим пользователям Openvpn конфиги для использования с любым подходящим клиентом на выбранной платформе. Рекомендуем вам посмотреть видео-инструкцию Меняем TCP на UDP в OpenVPN на нашем youtube-канале, если вы используете OpenVPN клиент.
Подписывайтесь на нас в соцсетях, задавайте вопросы и делитесь полезной информацией с друзьями и близкими!
TCP против UDP: особенности, использование и отличия
Протокол TCP: что это и как работает?
Освободи Себя TCP (протокол управления передачей) Протокол является одним из основных протоколов в Интернете, он позволяет приложениям взаимодействовать с гарантиями независимо от нижних уровней модели TCP / IP. Это означает, что маршрутизаторы (сетевой уровень в модели TCP / IP) должны только отправлять сегменты (единицы измерения в TCP), не беспокоясь о том, будут ли эти данные поступать правильно. TCP поддерживает несколько протоколов уровня приложений такие как HTTP (Интернет), HTTPS (защищенный Интернет), POP3 (входящая почта) и SMTP (исходящая почта), а также их безопасные версии с использованием TLS. TCP также используется в таких важных протоколах, как FTP, FTPES и SFTP для передачи файлов из источника в место назначения, и даже протокол SSH для локального и удаленного безопасного управления компьютерами использует протокол TCP.
основные черты
Поскольку TCP обслуживает большое количество протоколов прикладного уровня, он важно, чтобы данные (сегменты) доходили до получателя правильно без ошибок и по порядку. Если при передаче сегментов они повреждены или утеряны, автоматически TCP протокол начинается ретрансляция без вмешательства прикладного уровня. Таким образом, гарантируется, что данные достигают получателя без ошибок, так как этот протокол отвечает за решение любого типа проблемы.
TCP имеет сложный механизм контроля ошибок используется техника скользящего окна, чтобы все сегменты приходили правильно. Эта функция использует различные методы для обнаружения возможных ошибок:
Конечно, если TCP обнаружит ошибку, он автоматически начнет повторную передачу, при этом прикладному уровню вообще не придется ничего делать.
Протокол TCP позволяет управление потоком то есть он способен смягчить возможное насыщение сети или удаленного хоста. Если устройство передает данные со скоростью 500 Мбит / с, а устройство-адресат может получать информацию только со скоростью 100 Мбит / с, протокол TCP динамически адаптируется. Таким образом, протокол TCP всегда будет пытаться максимизировать доступную пропускную способность между источником и назначением. Работа этого скользящего окна сложна, но в основном он работает в том, что у получателя есть доступное окно TCP с количеством байтов, которые могут быть сохранены в буфере, отправитель может отправлять данные до тех пор, пока это количество не будет заполнено. Для того чтобы отправитель отправил больше данных, получателю необходимо отправить ACK, указывающий, что все правильно и что он продолжает «загружать» его на прикладной уровень.
Чтобы избежать перегрузки и того, что мы можем сжать максимальную доступную полосу пропускания между отправителем и пунктом назначения, существует всего три этапа. медленный старт Фаза (медленный старт) отвечает за экспоненциальный рост (поэтому его нельзя считать медленным стартом) окна перегрузки, затем перегрузки уклонение фаза, которая отвечает за линейное увеличение окна заторов, и, наконец, постоянная фаза где окно приема такое же, как окно перегрузки.
TCP в настоящее время имеет различные алгоритмы для эффективного управления перегрузкой, первыми были TCP Tahoe и Reno, хотя у нас также есть другие, такие как TCP Vegas, но с годами, благодаря новым сетям передачи данных TCP / IP, у них появились другие алгоритмы, которые более эффективным. Например, у нас есть TCP BRR что позволяет нам отправлять информацию как можно быстрее, поскольку он намного эффективнее исходного протокола TCP (у нас будет большая скорость). У нас также есть TCP Cubic, который является средством контроля перегрузки, используемым Linux и операционные системы Unix.
Установление соединения между клиентом и сервером и отключение в TCP
Основной характеристикой протокола TCP является то, что это протокол, ориентированный на соединение Чтобы установить соединение между клиентом и сервером, абсолютно необходимо установить предыдущее соединение с указанным сервером.
Одна из уязвимостей TCP заключается в отправке большого количества сегментов TCP SYN с целью «насыщения» подключений к получателю. Вот некоторые возможные решения для смягчения атаки типа «отказ в обслуживании»:
Заголовок TCP
TCP добавляет как минимум 20 байтов заголовка в каждом сегменте, так как у нас есть «необязательное» поле. В этом заголовке TCP мы найдем порт источника и порт назначения соединения (сокета), мы также найдем порядковый номер, номер ACK и различные флаги TCP, такие как SYN, ACK, RST, FIN, URG и другие. В этом заголовке у нас также есть очень важная часть для работы со скользящим окном, и у нас будет 16-битное поле, которое указывает размер окна приема, которое мы объяснили ранее.
Освободи Себя порты (исходный порт и порт назначения) необходимы для правильного функционирования TCP. TCP использует эти номера портов для идентификации сокета, то есть приложения, которое отправляет данные или получает данные. Порты TCP варьируются от 0 до 65535, но у нас есть три различных типа портов:
Протокол UDP: что это и как работает?
Освободи Себя Протокол UDP (протокол пользовательских дейтаграмм) является одним из основных протоколов в Интернете, он позволяет приложениям обмениваться данными с гарантиями независимо от нижних уровней модели TCP / IP. Это означает, что маршрутизаторы (сетевой уровень в модели TCP / IP) должны отправлять только дейтаграммы (единица измерения в UDP). UDP поддерживает несколько протоколов прикладного уровня, например, популярный DNS и даже протокол DHCP для автоматического получения (и предоставления) IP-адресации.
основные черты
Этот протокол не обеспечивает какого-либо типа управления потоком Если одно устройство быстрее другого и отправляет информацию, вполне возможно, что информация будет потеряна, поскольку она будет разрушаться при самой низкой скорости, и нам придется перейти к пересылке информации. Важной деталью является то, что управление пересылкой дейтаграмм осуществляется транспортным уровнем, поскольку UDP очень прост и не имеет механизмов управления для пересылки дейтаграмм, поскольку он был потерян.
UDP также не обеспечивает любой тип контроля скопление если в сети есть перегрузка, пакеты могут быть потеряны, и, конечно, он не будет отвечать за их повторную отправку, как это происходит с TCP. Следовательно, UDP не имеет контроля перегрузки, контроля потока или контроля ошибок, можно сказать, что UDP является ненадежным протоколом. Кроме того, он не предоставляет порядок в отправленных дейтаграммах и информацию о том, правильно ли поступила дейтаграмма, поскольку нет подтверждения доставки или получения. Любой тип гарантий передачи информации должен быть реализован на более высоких уровнях.
Этот протокол в основном используется в DHCP и DNS, где скорость важнее надежности. UDP широко используется в задачах управления передачей аудио и видео по сети. UDP только добавляет мультиплексирование приложения и добавление контрольной суммы в заголовок и полезную нагрузку.
Заголовок UDP
UDP добавляет 8-байтовый заголовок в каждой дейтаграмме. В этом заголовке UDP мы найдем порт источника и порт назначения соединения (сокета), длину дейтаграммы и контрольную сумму упомянутой дейтаграммы, чтобы убедиться, что в ней нет ошибок ни заголовка, ни данных дейтаграммы. порты (исходный порт и порт назначения) необходимы для правильного функционирования UDP. UDP использует эти номера портов для идентификации сокета, то есть приложения, которое передает данные или получает данные.
TCP против UDP в различных протоколах VPN, таких как OpenVPN
OpenVPN позволяет использовать протокол TCP и UDP для туннеля данных, как вы видели, TCP и UDP сильно различаются, и всегда рекомендуется использовать TCP, так как он имеет управление потоком, контроль перегрузки, контроль ошибок и многие другие функции, которые делают соединение надежным. Если вы собираетесь использовать OpenVPN, по умолчанию используется UDP, это связано с тем, что, если есть какие-либо проблемы, протоколы прикладного уровня, такие как HTTP (который использует TCP ниже), будут отвечать за выполнение повторных передач, если это было необходимо, поэтому соединение будет надежным (управление потоком, перегрузка, ошибки и т. д.), даже если зашифрованный туннель точка-точка использует UDP.
Очень важный аспект заключается в том, что сервер OpenVPN с UDP будет способен принимать больше входящих соединений одновременно, если вы используете UDP, чем если вы используете TCP, кроме того, у нас также будет большая пропускная способность, так как дополнительная «загрузка» не добавляется потому что UDP намного «легче».
Как вы видели, как TCP, так и UDP являются двумя основными интернет-протоколами, и каждый из них обрабатывает разные протоколы прикладного уровня.
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
TCP и UDP – в чем разница?
Напомним немного про OSI
Современный мир немыслим без средств связи. Десятки миллионов устройств по всему миру связываются посредством компьютерных сетей. И каждая компьютерная сеть организована по определенным стандартам. Любые устройства взаимодействуют по общепринятой модели OSI, или Базовой Эталонной Модели Взаимодействия Открытых Систем. Данная модель определяет взаимодействие различных сетевых устройств на семи уровнях – Media (к ним относятся физический, канальный и сетевой) и Host – (транспортный, сеансовый, представления и прикладной). В данной статье мы рассмотрим два самых распространенных сетевых протокола транспортного уровня – TCP и UDP, примеры их применения, а также сравним их характеристики.
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Видео: TCP и UDP | что это такое и в чем разница?
В чем же разница TCP и UDP?
Вообще, протоколы транспортного уровня широко применяются в современных сетях. Именно они позволяют гарантировать доставку сообщения до адресата, а также сохраняют правильную последовательность передачи данных. При этом протоколы имеют ряд различий, что позволяет использовать их профильно, для решения своих задач каждый.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – это сетевой протокол, который «заточен» под соединение. Иными словами, прежде, чем начать обмен данными, данному протоколу требуется установить соединение между двумя хостами. Данный протокол имеет высокую надежность, поскольку позволяет не терять данные при передаче, запрашивает подтверждения о получении от принимающей стороны и в случае необходимости отправляет данные повторно. При этом отправляемые пакеты данных сохраняют порядок отправки, то есть можно сказать, что передача данных упорядочена. Минусом данного протокола является относительно низкая скорость передачи данных, за счет того что выполнение надежной и упорядоченной передачи занимает больше времени, чем в альтернативном протоколе UDP.
Протокол UDP (User Datagram Protocol), в свою очередь, более прост. Для передачи данных ему не обязательно устанавливать соединение между отправителем и получателем. Информация передается без предварительной проверки готовности принимающей стороны. Это делает протокол менее надежным – при передаче некоторые фрагменты данных могут теряться. Кроме того, упорядоченность данных не соблюдается – возможен непоследовательный прием данных получателем. Зато скорость передачи данных по данному транспортному протоколу будет более высокой.
Заключение и наглядное сравнение
Приведем несколько основных пунктов:
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
HackWare.ru
Этичный хакинг и тестирование на проникновение, информационная безопасность
Транспортные протоколы TCP и UDP
Оглавление: Компьютерные сети
6. Канальный уровень передачи данных
7. Маршрутизация данных
8. Служебный протокол ICMP
10. Настройка сетевых подключений в командной строке Linux
11. Определение проблем работы сети
12. Туннелизация
Сходства и различия TCP и UDP
В первой части «Как работают компьютерные сети» мы узнали, что для передачи информации используются транспортные протоколы TCP и UDP. В физическом смысле эти протоколы представляют собой сетевые пакеты. Каждый сетевой пакет передаёт небольшой фрагмент информации, поэтому данные разбиваются на много пакетов.
Каждый сетевой пакет обоих протоколов TCP и UDP состоит из двух частей:
В заголовке содержится «служебная информация» (можно сказать, что это метаданные) — порты пункта назначения и исходного узла, номер пакета в потоке, тип пакета и так далее.
Различие между протоколами TCP и UDP в том, что протокол TCP имеет механизм контроля полноты переданных данных — если какой-либо пакет был потерян или повреждён, то предусмотрен механизм для проверки этого факта и повторной отправки пакета. В протоколе UDP такого механизма нет — то есть если потерян пакет протокола UDP, то узел, который его отправил, никогда об этом не узнает, а принимающая сторона никогда не узнает, что ей был отправлен потерянный пакет UDP.
Может возникнуть вопрос, зачем вообще нужен такой ненадёжный протокол UDP, если есть надёжный протокол TCP? Платой за надёжность протокола TCP является то, что в бухгалтерии называется «накладные расходы» (overheads) — суть в том, что для обеспечения механизма контроля доставки пакетов в протоколе TCP отправляется много данных, которые не содержат полезной информации, а служат только для установки и контроля соединения. К примеру, чтобы отправить хотя бы одни пакет с полезными данными в TCP нужно завершить трёхступенчатое рукопожатие, которое заключается в отправке 1 особого пакета от источника к пункту назначения, получения 1 пакета о возможности установить соединения и отправки ещё 1 специального пакета от источника с подтверждением, что всё готово к отправке — за это время с помощью протокола UDP можно было бы отправить уже несколько пакетов с полезными данными.
Детальное понимание TCP и UDP имеет значение при:
К примеру, понимая механизм TCP подключения, можно настроить файлервол (iptables) так, что будут запрещены все новые подключения с сохранением существующих, либо запретить любые входящие подключения с полным разрешением исходящих, понимать и предотвращать ряд DoS атак, понимать SYN и другие виды сканирований — почему они возможны и каков их механизм и т.д..
Протокол TCP
Transmission Control Protocol (TCP, протокол управления передачей) — один из основных протоколов передачи данных интернета, предназначен для управления передачей данных.
Из-за перегрузки сети, балансировки нагрузки трафика или непредсказуемого поведения сети, IP-пакеты могут быть потеряны, дублированы или доставлены не в неправильном порядке. TCP обнаруживает эти проблемы, запрашивает повторную передачу потерянных данных, переупорядочивает неупорядоченные данные и даже помогает минимизировать перегрузку сети, чтобы уменьшить возникновение других проблем. Если данные все ещё остаются недоставленными, источник уведомляется об этом сбое. После того, как получатель TCP собрал последовательность первоначально переданных октетов, он передаёт их принимающему приложению. Таким образом, TCP абстрагирует связь приложения от базовых сетевых деталей.
TCP широко используется во многих интернет-приложениях, включая World Wide Web (WWW), электронную почту, протокол передачи файлов, Secure Shell, одноранговый обмен файлами и потоковое мультимедиа.
Протокол TCP оптимизирован для точной доставки, а не для своевременной доставки, и может вызывать относительно длительные задержки (порядка секунд) при ожидании сообщений, вышедших из строя или повторных передач потерянных сообщений. Поэтому он не особенно подходит для приложений реального времени, таких как передача голоса по IP.
Итак, механизм TCP предоставляет поток данных с предварительной установкой соединения, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета, гарантируя тем самым, в отличие от UDP, целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.
Алгоритм работы TCP следующий:
В общем, используя два простых механизма — контрольную сумму и последовательную нумерацию каждого пакета — удаётся достичь надёжности передачи данных и возможности организовать их в правильную последовательность независимо от того, в каком порядке они доставлены.
Всё это возможно с помощью заголовков TCP пакета.
Что такое 1 соединение TCP
Прежде чем изучить структуру заголовка TCP пакета, разберёмся, что такое 1 TCP соединение — это поможет яснее понимать, что именно мы анализируем в Wireshark и сколько TCP соединений нам нужно искать. К примеру, сколько TCP соединений задействуется при открытии 1 страницы веб-сайта? Типичный веб-сайт состоит из 1 страницы HTML кода, нескольких страниц каскадных таблиц стилей CSS и JavaScript файлов, а также пары десятков файлов изображений. Так вот, для получения каждого из этих файлов создаётся новое TCP соединеие. Для каждого из этих соединений выполняется трёхэтапное рукопожатие — это к вопросу о том, какие издержки, «накладные расходы» несёт в себе TCP.
То есть при открытии страницы веб-сайта браузер делает первое TCP подключение и получает исходный код веб страницы. В данном коде браузер находит ссылки на файлы стилей, скриптов, картинок — для каждого из этого файлов запускается новое TCP соединение.
Поэтому при анализе трафика в Wireshark при открытии даже одной веб страницы вы увидите множество начатых и завершённых TCP соединений.
Заголовок TCP
| Сдвиг | Октет | 0 | 1 | 2 | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Октет | Биты | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | Порт источника, Source port | Порт назначения, Destination port | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | 32 | Порядковый номер, Sequence Number (SN) | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 64 | Номер подтверждения, Acknowledgment Number (ACK SN) (если установлен ACK) | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 96 | Длина заголовка, (Data offset) | Зарезервировано 0 0 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Состояния сеанса TCP | |
|---|---|
| CLOSED | Начальное состояние узла. Фактически фиктивное |
| LISTEN | Сервер ожидает запросов установления соединения от клиента |
| SYN-SENT | Клиент отправил запрос серверу на установление соединения и ожидает ответа |
| SYN-RECEIVED | Сервер получил запрос на соединение, отправил ответный запрос и ожидает подтверждения |
| ESTABLISHED | Соединение установлено, идёт передача данных |
| FIN-WAIT-1 | Одна из сторон (назовём её узел-1) завершает соединение, отправив сегмент с флагом FIN |
| CLOSE-WAIT | Другая сторона (узел-2) переходит в это состояние, отправив, в свою очередь сегмент ACK и продолжает одностороннюю передачу |
| FIN-WAIT-2 | Узел-1 получает ACK, продолжает чтение и ждёт получения сегмента с флагом FIN |
| LAST-ACK | Узел-2 заканчивает передачу и отправляет сегмент с флагом FIN |
| TIME-WAIT | Узел-1 получил сегмент с флагом FIN, отправил сегмент с флагом ACK и ждёт 2*MSL секунд, перед окончательным закрытием соединения |
| CLOSING | Обе стороны инициировали закрытие соединения одновременно: после отправки сегмента с флагом FIN узел-1 также получает сегмент FIN, отправляет ACK и находится в ожидании сегмента ACK (подтверждения на свой запрос о разъединении) |
Описание данных состояний позволяет лучше понимать информацию, которую показывают программы о состоянии сети, такие как netstat и ss (смотрите также «Как проверить открытые порты на своём компьютере. Что означают 0.0.0.0, :*, [::], 127.0.0.1. Как понять вывод NETSTAT»).
Фильтры Wireshark для TCP
Чтобы увидеть только трафик TCP:
Показать трафик, источником или портом назначения которого является определённый порт, например 8080:
Показать трафик, источником которого является порт 80:
Показать трафик, который отправляется службе, прослушивающей порт 80:
Показать TCP пакеты с включённым флагом SYN:
Показать TCP пакеты с включённым флагом SYN и отключённым флагом ACK:
Аналогично и для других флагов:
Также можно использовать синтаксис вида tcp.flags == 0x0XX, например:
Длина заголовка (смещение данных):
Пакеты с установленными зарезервированными битами:
Вычесленный размер окна:
Фактор масштабирования размера окна:
tcp.window_size_value — это необработанное значение размера окна, считываемое непосредственно из заголовка TCP, тогда как tcp.window_size — это вычисленный размер окна, который основан на том, применимо ли масштабирование окна или нет. Если масштабирование окна не используется или коэффициент масштабирования равен 1 или неизвестно, применимо ли масштабирование окна или нет, потому что трёхэтапное рукопожатие TCP не было захвачено, тогда эти два значения будут одинаковыми. С помощью tcp.window_size_scalefactor вы можете определить, какое из этих условий применимо — если его значение равно -1, то оно неизвестно, если его значение равно -2, тогда масштабирование окна не используется, а все остальные значения представляют фактический размер фактора масштабирования окна.
Чтобы показать пакеты, содержащие какую либо строку, например, строку hackware:
Следовать потоку TCP с номером X:
Фильтровать по номеру потока:
Показать повторные отправки пакетов. Помогает прослеживать замедление производительности приложений и потери пакетов:
Этот фильтр выведен проблемные пакеты (потерянные сегменты, повторную отправку и другие. Этот фильтр проходят пакеты TCP Keep-Alive, но они не являются показателем проблем.
Фильтры для оценки качества сетевого подключения.
Следующие характеристики относятся к TCP фреймам. Причём они не основываются на заголовках фрейма — рассматриваемые характеристики (пропуск данных, дубли) присвоены программой Wireshark исходя из анализа.
Фильтр выводит информацию о фреймах с флагом ACK, которые являются дублями. Большое количество таких фреймов может говорить о проблемах связи:
Фильтр показа фреймов для которых не захвачен предыдущий сегмент:
Это нормально в начале захвата данных — поскольку информация перехватывается не с самого начала сессии.
Для показа фреймов, которые являются ретрансмиссией (отправляются повторно):
Вывод фреймов, которые получены не в правильном порядке:
Виды сканирований Nmap
Мы рассмотрели механизм рукопожатия TCP, напомним его структуру:
Знаменитый сканер портов Nmap по умолчанию выполняет сканирования с использованием полуотрытых соединений, или его ещё называют SYN сканированием. На самом деле, это не что иное, как отправленный пакет с включённым флагом SYN — то есть Nmap инициирует рукопожатие TCP. Если в ответ приходит пакет с флагами SYN-ACK (то есть удалённый хост отправляет свою часть рукопожатия), то это означает, что порт открыт. Если удалённый хост отвечает пакетом с флагом RST-ACK, то это означает, что порт закрыт.
Такой метод, с одной стороны, является универсальным — любой открытый порт обязательно должен ответить пакетом с флагами SYN-ACK, поскольку это стандарт транспортного протокола TCP. Но при этом Nmap не завершает рукопожатие, то есть не создаётся полноценное соединение и приложение, которое прослушивает просканированный порт, никогда не узнает об этом неудачном TCP рукопожатии, и этот факт не отобразиться в журналах этого приложения.
Пример сканирования портов:
На следующем скриншоте мы можем видеть отправленные и полученные пакеты:
Первая группа пакетов (выделена прямоугольником) — пинг хоста, чтобы определить, доступен ли он. Также на этапе доступности хоста делается запрос к портам 80 и 443 (хотя порт 443 не указан для сканирования), видимо, также для подтверждения того, что хост онлайн.
Если от порта получен пакет SYN-ACK (сервер готов к установке соединения), то Nmap отвечает пакетом с флагом RST для обрыва начатого рукопожатия.
Вторая группа — они отмечены серым и зелёным — это непосредственно сканирование портов — это пакеты с флагом SYN. Серым отмечены те, которые прислали ответ RST-ACK (порт закрыт), а зелёным т е, которые прислали ответ SYN-ACK (порт открыт).
Пакеты RST-ACK, а также пакеты RST (от Nmap) помечены красным.
Как можно увидеть, техника очень простая и использует самые базовые возможности трансопртного протокола TCP.
Кроме этого метода, Nmap поддерживает ещё несколько типов сканирования:
Если вы хотите узнать об этих опциях и типах сканирвоания подробнее, то рекомендуется изучить их на справочной странице Nmap: https://kali.tools/?p=1317
Теперь, когда понятна суть сканирований портов, можно предложить меры по защите сервера от сканирований. Если ваш сервер предназначен принимать входящие соединения (например, это веб сервер с SSH), то на 100% защититься от сканирований портов нельзя, поскольку для полуоткрытых соединений используются «легальные» TCP пакеты с флагом SYN, которые являются первой частью рукопожатий. Тем не менее в iptables или fail2ban можно настроить примерно такое правило: «если от одного удалённого хоста поступило более 10 SYN пакетов за указанный промежуток времени, то отклонять его последующие попытки подключения». Это затруднит или даже сделает невозможным массовое сканирование портов на вашем сервере.
Если у вас настроен контроль доступа по IP, то можно запретить SYN пакеты от любого хоста, кроме разрешённых IP, — в этом случае посторонние не только не смогут подключаться, но и не смогут узнать, что порт на самом деле открыт.
Примеры iptables
[БУДЕТ ДОБАВЛЕНО ПОЗЖЕ]
Протокол UDP
Если вы смогли разобраться с TCP и его заголовками, то с UDP вам будет совсем просто.
Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) — это очень простой протокол. Он был разработан для обеспечения очень простой передачи данных без какого-либо обнаружения ошибок. Это так называемый stateless (то есть «без состояния») протокол, это отличает его от протокола TCP, в котором есть понятие соединения (stateful), включающее в себя создания подключения (трёхэтапное рукопожатие) и в котором передача данных выполняется только в рамках данного подключения. Соответственно, для протокола UDP не предусмотрены различные состояния клиента и сервера.
Однако он очень хорошо подходит для приложений типа запрос/ответ, таких как, например, DNS и т. д., поскольку мы знаем, что если мы не получим ответ от DNS-сервера, запрос где-то был потерян. Иногда также стоить использовать протокол UDP вместо TCP, например, когда мы хотим только обнаружение ошибок/потерь, но не заботимся о последовательности пакетов. Это устраняет некоторые издержки, связанные с протоколом TCP.
Природа UDP как протокола без сохранения состояния также полезна для серверов, отвечающих на небольшие запросы от огромного числа клиентов, например DNS и потоковые мультимедийные приложения вроде IPTV, Voice over IP, протоколы туннелирования IP и многие онлайн-игры.
Что такое 1 соединение UDP
Для UDP пакетов понятие «соединение» неправильное, поскольку отправляется один пакет без установки соединения. Если требуется передать поток данных, то отправляется множество UDP пакетов, которые хотя и могут иметь одну общую задачу, с точки зрения транспортного протокола каждый из них является независимым.
В ответ также может прийти один или несколько пакетов UDP. Они приходят на тот же порт, с которого был отправлен исходный UDP пакет — это позволяет определить, что данная датаграмма является ответной на отправленную ранее.
Тем не менее при открытом UDP порте состояние сервера становится LISTEN (сервер ожидает запросов установления соединения от клиента). Также UDP соединение может иметь статус UCONN или ESTAB.
Как можно увидеть, UDP пакет отправлен с порта 42044:
Ответный UDP пакет также пришёл на порт 42044:
Если сравнить с TCP, то минимальное количество пакетов для отправки запроса и получения информации — 10, а для UDP минимальное количество пакетов для отправки запроса и получения информации — 2.
Заголовок UDP
Можно сказать, что заголовок UDP представляет собой очень упрощённый заголовок TCP. Он содержит порты назначения, порты источника, длину заголовка и контрольную сумму, как показано на рисунке ниже.
Как и с протоколом TCP — для сервера обычно используется один из стандартных портов (например, порт 53 для DNS серверов), а порт источника выбирается произвольно для каждого соединения, обычно это номера портов с большим номером (десятки тысяч).
Поле, задающее длину всей датаграммы (заголовка и данных) в байтах. Минимальная длина равна длине заголовка — 8 байт. Теоретически, максимальный размер поля — 65535 байт для UDP-датаграммы (8 байт на заголовок и 65527 на данные). Фактический предел для длины данных при использовании IPv4 — 65507 (помимо 8 байт на UDP-заголовок требуется ещё 20 на IP-заголовок).
Поле контрольной суммы используется для проверки заголовка и данных на ошибки. Если сумма не сгенерирована передатчиком, то поле заполняется нулями. Поле не является обязательным для IPv4.
Фильтры Wireshark для UDP
Чтобы увидеть только трафик UDP:
Для UDP не используются флаги. Для этого протокола можно только указать порт.
Показать трафик, источником которого является порт 53:
Показать трафик, который отправляется службе, прослушивающей порт 53:
UDP пакет, в котором встречается определённая строка, например, строка hackware:
Порт назначения ИЛИ исходный порт:
Время между пакетами (для выявления проблем сети):
Номер потока (запрос-ответ):
Сравнение UDP и TCP
TCP — ориентированный на соединение протокол, что означает необходимость «рукопожатия» для установки соединения между двумя хостами. Как только соединение установлено, пользователи могут отправлять данные в обоих направлениях.
UDP — более простой, основанный на сообщениях протокол без установления соединения. Протоколы такого типа не устанавливают выделенного соединения между двумя хостами. Связь достигается путём передачи информации в одном направлении от источника к получателю без проверки готовности или состояния получателя. В приложениях для голосовой связи через интернет-протокол (Voice over IP, TCP/IP) UDP имеет преимущество над TCP, в котором любое «рукопожатие» помешало бы хорошей голосовой связи. В VoIP считается, что конечные пользователи в реальном времени предоставят любое необходимое подтверждение о получении сообщения.
