TCP三次握手和四次挥手全过程

TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立连接：

SYN：同步标志。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。
ACK：确认标志。同时提示远端系统已经成功接收所有数据
PSH: 表示有DATA数据传输
FIN: 结束标志
RST: reset表示连接重置
URG: urgent紧急指针字段值有效

建立TCP连接
三次握手： TCP的连接建立是一个三次握手的过程，目的是通信双方确认开始序列，以便后续通信的有序进行。
1. 连接请求： 连接开始时，客户端（Client）发送SYN包，并包含了一个初始的seq=a的值,客户端（Client）进入SYN_SENT状态，等待服务端(Server)确认
2. 请求确认： 服务端（Server）收到数据包后知道客户端(Client)请求建立连接，将回复一个SYN包，并包含了对上一个a包的回应信息ACK，ACK=a+1.然后还包含了一个随机的自己初始seq=b，服务端进入SYN_RCVD状态
3. 连接确认： 客户端（Client）收到确认SYN包后，检查ack是否为a+1,如果正确将回复发送一个ACK包，其中包含了一个ACK=b+1,和一个seq=a+1，服务端（Server）检查ACK是否为b+1，如果正确则建立连接，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，Client和Server之间开始传输数据

断开TCP连接
四次挥手： 即终止TCP连接，需要Client端和Server端总共发送4个包已确认连接的断开
1. Client发送一个FIN并包含一个随机的seq=a，主动关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态
2. Server收到FIN后，发送一个ACK并包含一个seq=a+1给Client,Server进入CLOSE_WAIT状态。
3. Server发送一个FIN并包含一个随机的seq=b和一个ACK=a+1,用来关闭Server到Client的数据传输，Server进入LAST_ACK状态。
4. Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK并包含一个seq=b+1给Server,Servr收到ACK包后进入CLOSED状态，完成四次挥手

TCP的连接请为什么会采用三次握手，若采用二次握手可以吗？
采用三次握手是为了防止失效的连接请求报文段突然又传送到Server端主机，因而产生错误。失效的连接请求报文段是指：
Client发出的连接请求没有收到Server的确认，于是一段时间后，client又重新向server发送方连接请求，且建立成功，顺利完成数据传输。
考虑这样一种特殊情况，client第一次发送的连接请求并没有丢失，而是因为网络节点导致延迟到达server，Server主机以为是client又发起的新请求连接，于是server同意连接，并向client发回确认，但是此时client根本不会理会，server就一直等待client发送数据，导致server资源浪费。
采用二次握手不行，原因就是上面说的失效的连接请求的特殊情况，因此采用三次握手刚刚好，两次可能出实现失效，更多次则没必要，反而复杂了。

为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

统计TCP连接每种状态的连接的数量
netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'

zabbix ----监控TCP连接状态

TCP的连接状态可以看出网络的连接情况，服务器的压力情况，对服务器的并发有很好的直观反映，

基本查询命令：

[root@172-21-3-220 ~]# netstat -an|awk '/^tcp/{++S[$NF]}END{for(a in S) print a,S[a]}'
LISTEN 13
ESTABLISHED 26
TIME_WAIT 35

客户端配置：

1）TCP状态获取脚本

# vim /etc/zabbix/scripts/tcp_conn_status.sh 
#!/bin/bash
#this script is used to get tcp and udp connetion status
#tcp status
metric=$1
tmp_file=/tmp/tcp_status.txt
/bin/netstat -an|awk '/^tcp/{++S[$NF]}END{for(a in S) print a,S[a]}' > $tmp_file
 
case $metric in
   closed)
          output=$(awk '/CLOSED/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   listen)
          output=$(awk '/LISTEN/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   synrecv)
          output=$(awk '/SYN_RECV/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   synsent)
          output=$(awk '/SYN_SENT/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   established)
          output=$(awk '/ESTABLISHED/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   timewait)
          output=$(awk '/TIME_WAIT/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   closing)
          output=$(awk '/CLOSING/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   closewait)
          output=$(awk '/CLOSE_WAIT/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
        ;;
   lastack)
          output=$(awk '/LAST_ACK/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
         ;;
   finwait1)
          output=$(awk '/FIN_WAIT1/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
         ;;
   finwait2)
          output=$(awk '/FIN_WAIT2/{print $2}' $tmp_file)
          if [ "$output" == "" ];then
             echo 0
          else
             echo $output
          fi
         ;;
         *)
          echo -e "\e[033mUsage: sh  $0 [closed|closing|closewait|synrecv|synsent|finwait1|finwait2|listen|established|lastack|timewait]\e[0m"
   
esac

2）给脚本赋予执行权限并执行脚本进行测试，给tcp_status.txt文本zabbix权限

# chmod +x /etc/zabbix/scripts/tcp_conn_status.sh

# bash /etc/zabbix/scripts/tcp_conn_status.sh established
1239
# chown zabbix.zabbix /tmp/tcp_status.txt

3）配置zabbix监控项键值

# vim /etc/zabbix/zabbix_agentd.d/userparameter_tcp_conn.conf
UserParameter=tcp.status[*],/etc/zabbix/scripts/tcp_conn_status.sh $1

4）重启zabbix-agent

服务端配置：

获取 监控模板

模板链接：https://pan.baidu.com/s/1pq-2Swff1XzeHwVkvABQEQ 提取码：2iab

TCP连接参数调优

1. 开启SYN cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0表示关闭：
   net.ipv4.tcp_syncookies = 1
2. 开启重用。允许将TIME_WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0表示关闭：
   net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
3. 开启TCP连接中TIME_WAIT sockets的快速回收，默认为0表示关闭：
   net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
4. 系统默认的TIMEOUT时间
   net.ipv4.tcp_fin_timeout = 5
5. 当keepalive启用的时候，TCP发送keepalived消息的频度，默认是2h，改为20min：
   net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
6. 用于向外连接的端口范围
   net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 60999
7. SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数
   net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
8. 系统同时保持TIME_WAIT的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT将立刻被清除并打印警告信息
   net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 65536