TCP快速打开 fast_open

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TCP快速打开（英语：TCP Fast Open，简称TFO）是对计算机网络中传输控制协议（TCP）连接的一种简化握手手续的拓展，用于提高两端点间连接的打开速度。

它通过握手开始时的SYN包中的TFO cookie（一个TCP选项）来验证一个之前连接过的客户端。如果验证成功，它可以在三次握手最终的ACK包收到之前就开始发送数据，这样便跳过了一个绕路的行为，更在传输开始时就降低了延迟。这个加密的Cookie被存储在客户端，在一开始的连接时被设定好。然后每当客户端连接时，这个Cookie被重复返回。

此Cookie通常采用一种分组密码，私钥由服务器根据客户端的IP地址保存，生成一个第三方难以仿冒的消息认证码标签，即便第三方可以伪造源IP地址或从其他IP地址制造到同一个服务器的连接。尽管使用了加密技术来生成cookie，但TFO并不着眼于提供比它所替换的三次握手有更多的安全性，并且不对所产生的TCP连接提供任何形式的加密保护或端点身份认证。它的目的不是为了抵挡中间人攻击。

这个协议最早提出于2011年
并在2012年2月时已为一个IETF互联网草案，
这项规范最终在2014年12月作为RFC 7413发布。

过程

请求Fast Open Cookie

  1. 客户端发送SYN数据包，该数据包包含Fast Open选项，且该选项的Cookie为空，这表明客户端请求Fast Open Cookie；
  2. 支持TCP Fast Open的服务器生成Cookie，并将其置于SYN-ACK数据包中的Fast Open选项以发回客户端；
  3. 客户端收到SYN-ACK后，缓存Fast Open选项中的Cookie。

第一次连接抓包数据 captures

实施TCP Fast Open

以下描述假定客户端在此前的TCP连接中已完成请求Fast Open Cookie的过程并存有有效的Fast Open Cookie。

  1. 客户端发送SYN数据包，该数据包包含数据（对于非TFO的普通TCP握手过程，SYN数据包中不包含数据）以及此前记录的Cookie，也可以带上请求数据；
  2. 支持TCP Fast Open的服务器会对收到Cookie进行校验：如果Cookie有效，服务器将在SYN-ACK数据包中对SYN和数据进行确认（Acknowledgement），服务器随后将数据递送至相应的应用程序；否则，服务器将丢弃SYN数据包中包含的数据，且其随后发出的SYN-ACK数据包将仅确认（Acknowledgement）SYN的对应序列号；
  3. 如果服务器接受了SYN数据包中的数据，服务器可在握手完成之前发送数据；
  4. 客户端将发送ACK确认服务器发回的SYN以及数据，但如果客户端在初始的SYN数据包中发送的数据未被确认，则客户端将重新发送数据；
  5. 此后的TCP连接和非TFO的正常情况一致。

注：客户端在请求并存储了Fast Open Cookie之后，可以不断重复TCP Fast Open直至服务器认为Cookie无效（通常为过期）。

获取fast_open的cookies的快速打开包 captures

实现

TFO的实现包括：

  • TFO的IPv4支持在3.6（客户端）和3.7（服务端）版本中被合并进Linux内核主线。IPv6服务器的TFO支持被合并进入3.16版本。
  • FreeBSD自10.3版本（支持服务端）和12.0版本（支持客户端）开始支持TFO。

替代品

TCP快速打开（TFO）类似一项1994年被称作T/TCP（RFC 1644）的提议，但由于它未考虑安全原因而存在漏洞，所以未被广泛使用。

参见

参考文献

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