4.4. TCP соединения

4.4. TCP соединения

В этом и в последующих разделах мы поближе рассмотрим признаки состояний и порядок их обработки каждым из трех базовых протоколов TCP, UDP и ICMP, а так же коснемся случая, когда протокол соединения не может быть классифицирован на принадлежность к трем, вышеуказанным, протоколам. Начнем рассмотрение с протокола TCP, поскольку он имеет множество интереснейших особенностей в отношении механизма определения состояния в iptables.

TCP соединение всегда устанавливается передачей трех пакетов, которые инициализируют и устанавливают соединение, через которое в дальнейшем будут передаваться данные. Сессия начинается с передачи SYN пакета, в ответ на который передается SYN/ACK пакет и подтверждает установление соединения пакет ACK. После этого соединение считается установленным и готовым к передаче данных. Может возникнуть вопрос: «А как же трассируется соединение?». В действительности все довольно просто.

Для всех типов соединений, трассировка проходит практически одинаково. Взгляните на рисунок ниже, где показаны все стадии установления соединения. Как видите, трассировщик, с точки зрения пользователя, фактически не следит за ходом установления соединения. Просто, как только трассировщик «увидел» первый (SYN) пакет, то присваивает ему статус NEW. Как только через трассировщика проходит второй пакет (SYN/ACK), то соединению присваивается статус ESTABLISHED. Почму именно второй пакет? Сейчас разберемся. Строя свой набор правил, вы можете позволить покидать локальную сеть пакетам со статусом NEW и ESTABLISHED, а во входящем трафике пропускать пакеты только со статусом ESTABLISHED и все будет работать прекрасно. И наоборот, если бы трассировщик продолжал считать соединение как NEW, то фактически вам никогда не удалось бы установить соединение с «внешним миром», либо пришлось бы позволить прохождение NEW пакетов в локальную сеть. С точки зрения ядра все выглядит более сложным, поскольку в пространстве ядра TCP соединения имеют ряд промежуточных состояний, недоступных в пространстве пользователя. В общих чертах они соответствуют спецификации RFC 793 – Transmission Control Protocol на странице 21-23. Более подробно эта тема будет рассматриваться чуть ниже.

С точки зрения пользователя все выглядит достаточно просто, однако если посмотреть с точки зрения ядра, то все выглядит несколько сложнее. Рассмотрим порядок изменения состояния соединения в таблице /proc/net/ip_conntrack. После передачи первого пакета SYN.

tcp 6 117 SYN_SENT src=192.168.1.5 dst=192.168.1.35 sport=1031 dport=23 [UNREPLIED] src=192.168.1.35 dst=192.168.1.5 sport=23 dport=1031 use=1

Как видите, запись в таблице отражает точное состояние соединения – был отмечен факт передачи пакета SYN (флаг SYN_SENT), на который ответа пока не было (флаг [UNREPLIED]). После получения пакета-ответа, соединение переводится в следующее внутреннее состояние:

tcp 6 57 SYN_RECV src=192.168.1.5 dst=192.168.1.35 sport=1031 dport=23 src=192.168.1.35 dst=192.168.1.5 sport=23 dport=1031 use=1

Теперь запись сообщает о том, что обратно прошел пакет SYN/ACK. На этот раз соединение переводится в состояние SYN_RECV. Это состояние говорит о том, что пакет SYN был благополучно доставлен получателю и в ответ на него пришел пакет-подтверждение (SYN/ACK). Кроме того, механизм определения состояния «увидев» пакеты, следующие в обеих направлениях, снимает флаг [UNREPLIED]. И наконец после передачи заключительного ACK–пакета, в процедуре установления соединения

tcp 6 431999 ESTABLISHED src=192.168.1.5 dst=192.168.1.35 sport=1031 dport=23 src=192.168.1.35 dst=192.168.1.5 sport=23 dport=1031 use=1

соединение переходит в состояние ESTABLISHED (установленное). После приема нескольких пакетов через это соединение, к нему добавится флаг [ASSURED] (уверенное).

При закрытии, TCP соединение проходит через следующие состояния.

Как видно из рисунка, соединение не закрывается до тех пор пока не будет передан последний пакет ACK. Обратите внимание – эта картинка описывает нормальный процесс закрытия соединения. Кроме того, если соединение отвергается, то оно может быть закрыто передачей пакета RST (сброс). В этом случае соединение будет закрыто по истечение предопределенного времени.

При закрытии, соединение переводится в состояние TIME_WAIT, продолжительность которого по-умолчанию соответствует 2 минутам, в течение которого еще возможно прохождение пакетов через брандмауэр. Это является своего рода «буферным временем», которое дает возможность пройти пакетам, «увязшим» на том или ином маршрутизаторе (роутере).

Если соединение закрывается по получении пакета RST, то оно переводится в состояние CLOSE. Время ожидания до фактического закрытия соединения по-умолчанию устанавливается равным 10 секунд. Подтверждение на пакеты RST не передается и соединение закрывается сразу же. Кроме того имеется ряд других внутренних состояний. В таблице ниже приводится список возможных внутренних состояний соединения и соответствующие им размеры таймаутов.

Таблица 4-2. Internal states

(Состояние – Время ожидания )

NONE – 30 минут

ESTABLISHED – 5 дней

SYN_SENT – 2 минуты

SYN_RECV – 60 секунд

FIN_WAIT – 2 минуты

TIME_WAIT – 2 минуты

CLOSE – 10 секунд

CLOSE_WAIT – 12 часов

LAST_ACK – 30 секунд

LISTEN – 2 минуты

Эти значения могут несколько изменяться от версии к версии ядра, кроме того, они могут быть изменены через интерфейс файловой системы /proc (переменные proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_ct_tcp_*). Значения устанавливаются в сотых долях секунды, так что число 3000 означает 30 секунд.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обратите внимание на то, что со стороны пользователя, механизм определения состояния никак не отображает состояние флагов TCP пакетов. Как правило – это не всегда хорошо, поскольку состояние NEW присваивается, не только пакетам SYN.

Это качество трассировщика может быть использовано для избыточного файерволлинга (firewalling), но для случая домашней локальной сети, в которой используется только один брандмауэр это очень плохо. Эта проблема более подробно обсуждается в разделе Пакеты со статусом NEW и со сброшенным битом SYN приложения Общие проблемы и вопросы. Альтернативным вариантом решения этой проблемы может служить установка заплаты tcp-window-tracking из patch-o-matic, которая сделает возможным принятие решений в зависимости от значения TCP window.