Che cos'è il protocollo di controllo della trasmissione?

Il protocollo di controllo della trasmissione (TCP) è un protocollo di comunicazione fondamentale utilizzato nelle reti di computer per garantire comunicazioni affidabili, ordinate e prive di errori. trasmissione dei dati tra i dispositivi.

Che cos'è il protocollo di controllo della trasmissione?

TCP è un protocollo di comunicazione fondamentale all'interno della suite di protocolli Internet, che funziona principalmente a livello di trasporto del Modello OSIConsente una trasmissione dati affidabile, ordinata e priva di errori tra dispositivi su una rete, garantendo che i dati inviati da un host raggiungano un altro in modo accurato e nella sequenza corretta.

TCP ottiene questo risultato stabilendo una connessione tra il mittente e il destinatario prima che i dati vengano trasmessi, utilizzando un processo noto come stretta di mano a tre vieUna volta stabilita la connessione, TCP segmenta i dati in pacchetti, ciascuno dei quali viene tracciato con un numero sequenziale per garantire che tutte le parti vengano ricevute e riassemblate correttamente.

Livelli TCP

Il TCP opera al livello di trasporto del modello OSI (Open Systems Interconnection). Questi livelli collaborano per facilitare la trasmissione affidabile dei dati attraverso le reti. Ecco una ripartizione del ruolo di ciascun livello in relazione al TCP.

1. Livello di applicazione (Livello 7)

Sebbene il TCP stesso non operi direttamente a questo livello, serve le applicazioni che vi vengono eseguite. Il livello applicativo è costituito dai protocolli e dai programmi che richiedono la comunicazione dati (ad esempio, HTTP, FTP, protocolli di posta elettronica come SMTP, ecc.). Quando un applicazione vuole inviare dati, li passa al livello di trasporto (dove opera il TCP) affinché vengano trasmessi attraverso la rete.

2. Livello di trasporto (Livello 4)

È qui che opera il TCP, che svolge la funzione primaria di trasferimento dati affidabile tra i dispositivi sulla rete. In questo livello, i dati vengono segmentati in unità più piccole, chiamate segmenti. Il TCP aggiunge un'intestazione a ciascun segmento, che include informazioni come:

• Porte di origine e di destinazioneIdentificare l'applicazione di invio e di ricezione sui rispettivi dispositivi.
• Numero di sequenza. Tiene traccia dell'ordine dei segmenti, assicurando che i dati possano essere riassemblati correttamente.
• Numero di conferma. Utilizzato per confermare la ricezione dei dati.
• Flag e bit di controllo. Indica lo stato della connessione, ad esempio se sta stabilendo, chiudendo o mantenendo la comunicazione.
• checksum. Rileva gli errori per garantire che i dati non siano stati danneggiati.
• Dimensioni della finestra. Controlla il flusso dei dati, assicurando che il mittente non sovraccarichi il destinatario.

Il livello di trasporto garantisce che i dati vengano trasmessi in modo affidabile e ordinato, con meccanismi come la ritrasmissione, il controllo di flusso e il controllo della congestione. TCP gestisce il processo di suddivisione dei dati in segmenti, la gestione delle conferme di ricezione, la gestione delle ritrasmissioni per i pacchetti persi e la garanzia della consegna in ordine.

3. Livello di rete (Livello 3)

Il livello di rete è responsabile dell'indirizzamento, del routing e dell'inoltro dei pacchetti di dati dalla sorgente alla destinazione attraverso più reti. Il protocollo IP (Internet Protocol) opera a questo livello, incapsulando il segmento TCP all'interno di un pacchetto. Il livello di rete non garantisce affidabilità o ordine; il suo ruolo principale è quello di instradare il pacchetto verso la destinazione corretta, utilizzando Gli indirizzi IP.

Una volta che il pacchetto raggiunge la destinazione, viene consegnato al livello di trasporto, dove TCP garantisce che i dati vengano ricevuti correttamente e completamente.

4. Livello di collegamento dati (Livello 2)

A livello di collegamento dati, il pacchetto di rete viene incapsulato in un frame per la trasmissione sul mezzo fisico. Questo livello gestisce il rilevamento e la correzione degli errori nella trasmissione dei dati tra nodi di rete adiacenti, come dispositivi sullo stesso rete locale (LAN). Aggiunge l'indirizzo fisico (Indirizzo MAC) dei dispositivi al frame per un corretto indirizzamento a livello di collegamento.

Il livello di collegamento dati non gestisce direttamente l'affidabilità e i meccanismi di controllo del flusso del TCP, ma garantisce che i dati siano correttamente inquadrati per la trasmissione attraverso la rete locale e che siano indirizzati al dispositivo fisico corretto.

5. Livello fisico (Livello 1)

Questo livello è responsabile della trasmissione effettiva dei bit grezzi sul mezzo fisico, come segnali elettrici o impulsi ottici. Non è direttamente coinvolto nel TCP, ma è essenziale per consentire la trasmissione dei frame di collegamento dati attraverso cavi, connessioni wireless o altri mezzi fisici.

Come funziona il TCP?

Il protocollo TCP opera attraverso una serie di passaggi che garantiscono una comunicazione affidabile, ordinata e priva di errori tra i dispositivi. Ecco come funziona:

1. Stabilimento della connessione (handshake a tre vie)Il primo passo nella comunicazione TCP è stabilire una connessione tra mittente e destinatario. Ciò avviene tramite un processo chiamato handshake a tre vie, che garantisce che entrambi i dispositivi siano pronti per la comunicazione.
2. Segmentazione dei datiUna volta stabilita la connessione, il mittente prepara i dati per la trasmissione. I dati vengono suddivisi in blocchi più piccoli chiamati segmenti. A ogni segmento viene assegnato un numero sequenziale per aiutare sia il mittente che il destinatario a tenere traccia dei dati e a garantire che possano essere riassemblati nell'ordine corretto.
3. Trasmissione datiIl mittente inizia a trasmettere i segmenti di dati al destinatario. Ogni segmento include l'intestazione TCP, che contiene informazioni di controllo come il numero di sequenza, il numero di conferma e il checksum. Il destinatario invia un riconoscimento (ACK) per ogni segmento ricevuto, confermando l'avvenuta ricezione.
4. Controllo del flusso. Il TCP utilizza un meccanismo a finestra scorrevole per controllare il flusso di dati. Il destinatario comunica la quantità di dati che può accettare pubblicizzando la dimensione della finestra. Questo impedisce al mittente di sovraccaricare il destinatario con troppi dati contemporaneamente. Il mittente regola la velocità di trasmissione dei dati in base allo spazio buffer disponibile del destinatario.
5. Rilevamento degli errori e ritrasmissioneTCP include un checksum in ogni segmento per rilevare errori di trasmissione. Se un segmento viene perso o danneggiato, il ricevitore non invia un messaggio di conferma, invitando il mittente a ritrasmetterlo. Il mittente continua a ritrasmettere eventuali segmenti mancanti o danneggiati finché non vengono ricevuti correttamente.
6. Riconoscimento. Ogni segmento ricevuto correttamente riceve un messaggio di conferma (acknowledgment) dal ricevitore. Questo messaggio informa il mittente che il segmento è stato consegnato correttamente e gli consente di passare al segmento successivo. Il messaggio di conferma contiene il successivo numero di sequenza previsto, che fornisce al mittente informazioni sull'avvenuta ricezione dei dati.
7. Terminazione della connessione. Dopo che tutti i dati sono stati trasmessi e confermati, la connessione viene terminata.

Che cos'è un esempio TCP?

Un esempio di TCP in azione può essere osservato durante la navigazione di un sito web. Ecco come funziona TCP passo dopo passo in questo scenario:

Fase 1: Stabilimento della connessione (handshake a tre vie)

1. Apri a browser web e inserisci a sito web ufficiale indirizzo (ad esempio, www.example.com).
2. Il tuo browser invia un pacchetto TCP SYN al server, indicando che desidera stabilire una connessione.
3. server risponde con un pacchetto SYN-ACK per confermare la richiesta.
4. Il browser risponde con un pacchetto ACK, confermando che la connessione è stata stabilita.

Passaggio 2: trasmissione dei dati

1. Dopo che la connessione è stata stabilita, il browser invia una richiesta HTTP (ad esempio, per recuperare il homepage del sito web) al server.
2. server quindi suddivide i dati della pagina web in segmenti TCP più piccoli e li invia al browser. Ogni segmento ha un numero di sequenza per aiutare sia il browser che il server tracciare l'ordine dei dati.
3. Il browser conferma la ricezione di ogni segmento inviando un pacchetto ACK per ciascuno di essi.

Fase 3: Controllo del flusso

1. Durante la trasmissione dei dati della pagina web, il TCP garantisce che il browser non venga sovraccaricato regolando la quantità di dati inviati. Il browser pubblicizzato dimensione della finestra indica quanti dati può gestire contemporaneamente.

Fase 4: Rilevamento degli errori e ritrasmissione

1. Se un segmento dei dati viene perso o danneggiato, il browser non lo riconoscerà, richiedendo l' server per ritrasmettere quel segmento. Il campo checksum in ogni segmento TCP aiuta a rilevare gli errori e garantisce che i dati vengano trasmessi correttamente.

Fase 5: Terminazione della connessione

1. Una volta che la pagina web è completamente caricata, il browser invia un pacchetto FIN al server, indicando che la ricezione dei dati è terminata.
2. server risponde con un pacchetto ACK, confermando che la connessione può essere chiusa.
3. Infine, il server invia un pacchetto FIN al tuo browser, il quale invia un ACK per terminare la connessione.

A cosa serve il TCP?

Il TCP viene utilizzato per la trasmissione affidabile e ordinata dei dati attraverso le reti, in particolare nelle applicazioni in cui l'integrità dei dati e la garanzia di consegna sono cruciali. È ampiamente utilizzato in vari servizi Internet, tra cui la navigazione web (HTTP/HTTPS), la posta elettronica (SMTP, IMAP), il trasferimento di file (FTP) e l'accesso remoto (SSH, Telnet).

TCP garantisce che i dati vengano inviati e ricevuti senza errori, gestendo il flusso di informazioni, assicurando la consegna in ordine e gestendo le ritrasmissioni di perso o pacchetti corrotti. La sua natura affidabile lo rende essenziale per le applicazioni in cui prestazioni e correttezza sono fondamentali, come nelle transazioni finanziarie, nei giochi online e cloud servizi.

Quanto è sicuro il TCP?

Il TCP di per sé non include meccanismi di sicurezza integrati, rendendolo intrinsecamente vulnerabile a certi tipi di attacchi come uomo nel mezzo (MITM), spoofing TCP e attacchi denial-of-service (DoS). Tuttavia, il TCP viene spesso utilizzato insieme ad altri protocolli per garantire comunicazioni sicure. Ad esempio, TLS/SSL (sicurezza del livello di trasporto / livello di socket sicuro) viene comunemente stratificato su TCP per crittografare i dati e garantire una comunicazione sicura tra dispositivi, come nel caso di HTTPS per la navigazione web.

Sebbene TCP garantisca una trasmissione dati affidabile e ordinata, non protegge da sola dall'intercettazione dei dati o dall'accesso non autorizzato. Per garantire una comunicazione sicura, le applicazioni in genere implementano crittografia, autenticazionee controlli di integrità a livelli superiori, sfruttando protocolli come TLS o utilizzando VPN (reti private virtuali) per proteggere la connessione TCP.

Attacchi TCP

Sfruttamento degli attacchi TCP vulnerabilità nel protocollo TCP (Transmission Control Protocol) per interrompere la comunicazione, intercettare dati o causare guasti di rete. Questi attacchi in genere mirano a punti deboli nelle fasi di instaurazione della connessione, trasmissione dei dati o terminazione della connessione del ciclo di vita TCP. Alcuni attacchi TCP comuni includono:

• Attacco TCP SYN flood. Si tratta di un tipo di attacco Denial-of-Service (DoS) in cui un aggressore invia un volume elevato di pacchetti SYN a un bersaglio server, spesso con un indirizzo IP del mittente falsificato. Il server risponde con pacchetti SYN-ACK, in attesa della risposta ACK finale per completare l'handshake. Tuttavia, l'attaccante non invia mai la conferma finale, lasciando server con connessioni semiaperte che esauriscono le sue risorse, provocando un diniego di servizio agli utenti legittimi.
• Spoofing TCP SYN-ACK (spoofing TCP). In questo attacco, l'attaccante manipola l'handshake TCP inviando una risposta SYN-ACK falsificata a un target, fingendo di essere un legittimo serverL'attaccante può quindi intercettare, alterare o iniettare traffico dannoso nella connessione tra la vittima e il legittimo serverQuesto attacco si basa sulla capacità dell'aggressore di indovinare o osservare numeri di sequenza, il che gli consente di dirottare la connessione.
• Attacco Man-in-the-middle. In un attacco MITM, un aggressore intercetta o manipola la comunicazione tra due parti. Poiché il protocollo TCP di per sé non fornisce crittografia o autenticazione, un aggressore può catturare e alterare i dati trasmessi, ad esempio modificando il contenuto di un'e-mail o iniettando dati dannosi in un filetto trasferimento. Gli attacchi MITM possono essere prevenuti utilizzando protocolli di crittografia come TLS o SSL, che proteggono i dati in transito.
• Dirottamento della sessione TCP. Questo attacco si verifica quando un aggressore prende il controllo di una sessione TCP attiva tra due parti, prevedendo o rubando i numeri di sequenza della sessione. Una volta dirottato, l'aggressore può iniettare comandi dannosi o che appaiono legittimi al destinatario, portando a azioni non autorizzate, come il trasferimento di fondi o il furto di informazioni sensibili.
• Attacco TCP RST (reset). Questo attacco prevede l'invio di un pacchetto TCP RST (reset) per terminare una connessione TCP attiva. Inviando un pacchetto RST contraffatto con il numero di sequenza corretto, l'attaccante può forzare sia il client che server per interrompere la connessione. Ciò può interrompere la comunicazione e costringere gli utenti a riconnettersi o causare problemi al sistema i tempi di inattività.
• Inondazione TCP. Una forma più generale di attacco DoS, il flood TCP, comporta il sovraccarico di un sistema bersaglio con un gran numero di pacchetti TCP, consumando larghezza di banda e risorse di rete. A differenza del flood SYN, invia pacchetti completi (non solo richieste SYN), che possono essere più difficili da mitigare perché appaiono come traffico legittimo.
• Attacco di Smurf (variante TCP)Sebbene tradizionalmente associato al protocollo ICMP, un attacco Smurf può anche sfruttare il protocollo TCP. In questo caso, un aggressore invia una richiesta a un ampio gruppo di sistemi, i quali rispondono al bersaglio con dati. L'aggressore amplifica il traffico, sommergendo il bersaglio con un flusso di risposte e provocando un diniego di servizio.
• Attacco di riflessione TCP/UDP. Questo tipo di attacco utilizza configurazioni non corrette servers (spesso DNS o NTP servers) per riflettere i pacchetti dannosi verso un bersaglio. L'attaccante falsifica l'indirizzo IP della vittima e invia una breve query a un server vulnerabile server, che invia una risposta di grandi dimensioni alla vittima, sovraccaricandone il sistema.

Come prevenire gli attacchi TCP?

Per proteggersi dagli attacchi TCP, è possibile implementare diverse contromisure:

• Biscotti SYNQuesta tecnica aiuta a proteggere dagli attacchi SYN flood assicurando che server non contiene risorse per connessioni semi-aperte.
• Limitazione della velocitàLimitare il numero di connessioni in entrata o di pacchetti SYN entro un intervallo di tempo stabilito aiuta a mitigare gli attacchi di flooding.
• firewall e di sistemi di rilevamento delle intrusioni (IDS). Possono rilevare e bloccare modelli di traffico sospetti o anomalie dei pacchetti associati agli attacchi TCP.
• Crittografia (TLS/SSL). Le connessioni sicure che utilizzano la crittografia impediscono agli aggressori di dirottare o manipolare i dati.
• Randomizzazione del numero di sequenza TCPLa randomizzazione dei numeri di sequenza rende più difficile per gli aggressori prevedere o indovinare ID di sessione validi.
• Criteri di timeout della connessione. L'impostazione di timeout appropriati per le connessioni inattive aiuta a ridurre il rischio di esaurimento delle risorse dovuto ad attacchi DoS.

I vantaggi e gli svantaggi del TCP

TCP è un protocollo ampiamente utilizzato che offre vantaggi significativi nel garantire comunicazioni affidabili, ordinate e prive di errori sulle reti. Tuttavia, presenta anche alcune limitazioni e compromessi. Di seguito è riportato un riepilogo dei pro e dei contro di TCP.

Qual è il vantaggio del TCP?

Il vantaggio principale del TCP è la sua capacità di fornire una trasmissione dati affidabile e ordinata tra dispositivi in ​​rete. Questa affidabilità è garantita da meccanismi come il rilevamento degli errori, le conferme di ricezione, le ritrasmissioni e la numerazione sequenziale, per garantire che i dati vengano trasmessi in modo accurato e nell'ordine corretto.

TCP integra anche il controllo di flusso per prevenire la congestione dei dati e il controllo della congestione per evitare di sovraccaricare la rete. Queste caratteristiche rendono TCP ideale per applicazioni in cui l'integrità dei dati, la coerenza e la consegna senza errori sono fondamentali, come la navigazione web, il trasferimento di file e la posta elettronica. Garantendo che i dati arrivino senza errori e in sequenza, TCP assicura un canale di comunicazione robusto e affidabile per utenti e applicazioni.

Qual è lo svantaggio del TCP?

Uno dei principali svantaggi del TCP è il suo overhead e la sua latenza. Poiché il TCP garantisce una consegna affidabile e ordinata attraverso meccanismi come il rilevamento degli errori, il controllo del flusso e le ritrasmissioni, richiede elaborazione e comunicazione aggiuntive tra mittente e destinatario. Ciò può comportare un aumento latenza e consumo di risorse rispetto ai protocolli senza connessione come UDP (User Datagram Protocol), che non dispongono di questi meccanismi di affidabilità.

Inoltre, i processi di creazione e chiusura della connessione TCP (come l'handshake a tre vie e la terminazione a quattro vie) aumentano ulteriormente il ritardo, rendendolo meno adatto ad applicazioni in tempo reale come lo streaming video o i giochi online, dove la bassa latenza è fondamentale. L'enfasi di TCP sull'affidabilità e l'ordinamento può anche comportare un utilizzo inefficiente delle risorse di rete in situazioni in cui la velocità e un overhead di protocollo minimo sono più importanti della consegna garantita.

TCP contro UDP

TCP e UDP sono entrambi protocolli di livello trasporto, ma differiscono significativamente nel loro approccio alla trasmissione dei dati. TCP è orientato alla connessione, garantendo una trasmissione affidabile, ordinata e priva di errori dei dati attraverso meccanismi come acknowledgment, ritrasmissioni e controllo di flusso. Questo rende TCP ideale per applicazioni in cui l'affidabilità e l'integrità dei dati sono fondamentali, come la navigazione web e il trasferimento di file.

Al contrario, UDP è senza connessione, offrendo una trasmissione dati più veloce grazie all'omissione del controllo degli errori, del controllo di flusso e della sequenza. Questo riduce l'overhead e aumenta la velocità, ma implica anche che UDP non garantisce una consegna affidabile o una ricezione dei dati in ordine. UDP è adatto per applicazioni in tempo reale come lo streaming video e il gaming online, dove la velocità è più importante dell'affidabilità assoluta.

Qual è la differenza tra HTTP e TCP?

La differenza principale tra HTTP (Hypertext Transfer Protocol) e TCP risiede nei rispettivi ruoli e funzioni all'interno della comunicazione di rete.

TCP è un strato di trasporto Protocollo responsabile di garantire una trasmissione dati affidabile, ordinata e priva di errori tra i dispositivi di una rete. Gestisce le attività di livello inferiore di segmentazione dei dati, controllo del flusso, rilevamento degli errori e ritrasmissione, garantendo che i pacchetti di dati vengano consegnati in modo accurato e nella sequenza corretta.

HTTP, d'altra parte, è un livello di applicazione protocollo utilizzato specificamente per la trasmissione di contenuti web, come pagine web e risorse, tra un browser web (un client) e un serverHTTP definisce le regole per il formato e lo scambio di richieste e risposte per i servizi Web.

Mentre HTTP utilizza TCP come protocollo di trasporto sottostante per garantire una trasmissione affidabile dei dati, HTTP si concentra sulla struttura e sulla gestione del contenuto trasferito, come la gestione di GET, POST e altri tipi di richieste HTTP.