发送带有效负载的TCP SYN数据包

Question

发送带有效负载的TCP SYN数据包

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在TCP连接初始化时，是否可以发送带有自定义有效负载的SYN数据包？我的直觉是理论上是可行的。我正在寻找在Linux中实现此目标的简单方法（使用C或Go语言），但由于这不是标准行为，因此我尚未找到有用的信息。（这篇文章相似，但并不是很有帮助。）

请帮帮我，谢谢！

编辑：对于这个任务的可能性，我还在寻找一种方法，甚至是示例代码。

- zzy

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你提到的duplicate表示这是不可能的。你可能不认为这很有帮助，但实际上它是有用的。 - user207421

@EJP，我对那篇文章感到困惑，因为另一个答案说“在SYN数据包中发送数据是可能的”。我猜问题在于缩放窗口尚未建立。所以你知道TCP滑动窗口是否也会处理握手数据包（SYN、SYNACK和ACK）？还是它只关心实际的数据包？ - zzy

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如果你编写自己的TCP协议，那么这是可能的；否则不行。你可以通过原始套接字单独发送这样的数据包，但是你不能通过这种方式进行整个TCP会话，因为内核会阻止你。TCP滑动窗口关注的是数据，而SYN和ACK本身不是数据（尽管ACK可以附加在数据上）。 - user207421

@EJP 好的，我明白了。非常感谢！ - zzy

4个回答

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显然，如果你在两端编写自己的软件，那么可以按照你想要的方式使其工作。但是，如果你依赖于任一端上的标准软件（例如，标准 Linux 或 Windows 内核），那么不行，因为根据 TCP 协议，只有在会话建立后才能发送数据，并且会话要等到从对等方获得对你的 SYN 的确认（acknowledgment）时才能建立。

例如，如果你向一个 Linux 内核发送同时包含附加有效载荷的 SYN 数据包（注意：这在某种程度上是猜测，因为我实际上没有尝试过），它将简单地忽略有效载荷并继续确认（SYN/ACK）或拒绝（用 RST）SYN，具体取决于是否有监听器。

无论如何，你可以尝试这样做，但由于你将离开“保护区”，所以你需要制定自己的原始数据包；你不能让本地操作系统为你创建它们。

Python 的 scapy 包可以构造它：

#!/usr/bin/env python2
from scapy.all import *
sport = 3377
dport = 2222
src = "192.168.40.2"
dst = "192.168.40.135"
ether = Ether(type=0x800, dst="00:0c:29:60:57:04", src="00:0c:29:78:b0:ff")
ip = IP(src=src, dst=dst)
SYN = TCP(sport=sport, dport=dport, flags='S', seq=1000)
xsyn = ether / ip / SYN / "Some Data"
packet = xsyn.build()
print(repr(packet))

- Gil Hamilton

谢谢！我明白这不是协议的一部分，我也不能依赖标准的东西。我认为理论上是可行的。但我的问题实际上是“如何做到？”（对于这里的歧义表示抱歉，我会编辑问题以使其更清晰）。根据您的建议，问题可能是“如何从原始数据包中制作带有有效负载的SYN数据包？” 有任何建议或示例代码吗？ - zzy

仅凭猜测，没有阅读规格说明书：任何体面的路由器（特别是NAT/PAT路由器）在读取到这样的“畸形”数据包时，都会简单地丢弃该数据包并重置连接。 - CodeCaster

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如果你使用的是标准的Linux或Windows内核，那么不，这是不可能的。但是，你可以使用TCP Fast Open选项来实现它，这是一种实验性的选项，但Linux已经实现了它（请参考 proc/sys/net/ipv4/tcp_fastopen进行配置）。然而，这并不是最优的选择，因为你需要建立第一个连接才能使用它。 - Jeff Bencteux

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@zzy，我觉得你误解了TFO :). Cookie的长度为4到16个字节。但是当你通过选项发送cookie时，你还会在SYN的有效负载中发送数据。这就是目标。然而，你需要先向另一端点请求一个cookie，所以只有在建立第一次连接之后才能这样做。 - Jeff Bencteux

只是要补充一点，虽然这是“可能”的，但如果涉及到防火墙，它几乎肯定不会起作用。普通家用路由器，甚至AWS安全组可能没有这种复杂性，但有些防火墙将过滤SYN数据作为一个特性（例如https://knowledgebase.paloaltonetworks.com/KCSArticleDetail?id=kA10g000000ClT5CAK）。它们只会悄悄地丢弃有问题的数据包，因此建立连接将似乎超时。 - Ralph Bolton

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TCP Fast Open可以做到这一点。但是双方都应该支持TCP Fast Open。QUIC是一种新协议，基于0-RTT来解决这个问题。

- Puneet Goswami

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我之前说过这是不可能的。从一般意义上来说，我仍然坚持这个评估。

但是对于客户端来说，使用connect() API实际上是不可能的。在使用TCP Fast Open时，有一种替代的连接API。示例：

    sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    sendto(sfd, data, data_len, MSG_FASTOPEN, 
                (struct sockaddr *) &server_addr, addr_len);
        // Replaces connect() + send()/write()
    
    // read and write further data on connected socket sfd

    close(sfd);

没有API允许服务器将数据附加到发送给客户端的SYN-ACK。

即使如此，如果您只需要来自客户端的数据，则在客户端和服务器上启用TCP Fast Open可能会使您实现所需的结果，但它有自己的问题。

如果您想要与TCP相同的可靠性和数据流语义，您将需要一个新的可靠协议，该协议除了TCP提供的拥塞控制和窗口缩放之外，还具有初始数据段，例如。

幸运的是，您不必从头开始实现。 UDP协议是一个很好的起点，可以作为您的新L4的L3。

其他项目已经做过类似的事情，因此可能可以使用那些而不是实现自己的项目。考虑QUIC或UDT。这些协议是在现有的UDP协议上实现的，因此避免了部署TCP Fast Open时面临的问题。

- jxh

我可以问一下TCP滑动窗口是否也处理握手包（SYN、SYNACK和ACK）吗？我之前认为它只处理实际的数据包。 - zzy

@zzy，我在谈论有用的TCP功能，这些功能应该是替代它的协议的一部分。 - jxh

问题是是否可以在SYN数据包中发送数据 - 这是完全可以做到的。这是非标准的，因此可能会被一些防火墙过滤，但如果您想要这样做，您可以这样做。您不需要使用UDP或其他协议。 - Ralph Bolton

@RalphBolton：我已经澄清了我的答案，并特别提到了TCP Fast Open。谢谢。 - jxh

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可以查看英文原文，
原文链接

- nh2 · Accepted Answer

据我所了解（并根据Jeff Bencteux在另一个答案中的评论），TCP Fast Open针对TCP解决了这个问题。

请参阅this LWN article：

引用：

消除一次往返

从理论上讲，初始的SYN段可以包含由连接发起者发送的数据：RFC 793（TCP规范）允许在SYN段中包含数据。但是，在三次握手完成之前，TCP禁止将该数据传递给应用程序。

...

TFO的目标是通过允许将数据作为启动连接的SYN段的一部分包含来从TCP会话中消除一次往返时间。