哈哈！TCP泄露了操作系統(tǒng)信息···
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大家好，我是軒轅。
前幾天，我在讀者群里提了一個問題：
這一下，大家總算停止了灌水（這群人都不用上班的，天天劃水摸魚），開始討論起這個問題來。
有的說通過User-Agent可以看，我直接給了一個狗頭。
然后發(fā)現(xiàn)不對勁，改口說可以通過HTTP響應(yīng)的Server字段看，比如看到像這種的，那肯定Windows無疑了。
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Last-Modified: Fri, 23 Aug 2019 01:02:08 GMT
Accept-Ranges: bytes
ETag: "e65855634e59d51:0"
Server: Microsoft-IIS/8.0
X-Powered-By: ASP.NET
Date: Fri, 23 Jul 2021 06:02:38 GMT
Content-Length: 1375
還有的說可以通過URL路徑來判斷，如果大小寫敏感就是Linux，不敏感就是Windows。
于是我進一步提高了難度，如果連Web服務(wù)也沒有，只有一個TCP Server呢？
這時又有人說：可以通過ping這個IP，查看ICMP報文中的TTL值，如果是xxx就是xx系統(tǒng)，如果是yyy就是yy系統(tǒng)···（不過有些情況下也不是太準確）
從TCP重傳說起
今天想跟大家探討的是另外一種方法，這個方法的思路來源于前幾天被刪掉的那篇文章。就是日本網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下訪問不了極客時間的問題，當時抓包看到的情況是這個圖的樣子：
看到了服務(wù)器后面在不斷的嘗試重發(fā)了嗎？當時我就想到了一個問題：
服務(wù)器到底會重傳好多次呢？
眾所周知，TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。
其中，可靠性的一個重要體現(xiàn)就是它的超時重傳機制。
TCP的通信中有一個確認機制，我發(fā)給你了數(shù)據(jù)，你得告訴我你收到?jīng)]，這樣雙方才能繼續(xù)通信下去，這個確認機制是通過序列號SEQ和確認號ACK來實現(xiàn)的。
簡單來說，當發(fā)送方給接收方發(fā)送了一個報文，而接收方在規(guī)定的時間里沒有給出應(yīng)答，那發(fā)送方將認為有必要重發(fā)。
那具體最多重發(fā)多少次呢？關(guān)于這一點，RFC中關(guān)于TCP的文檔并未明確規(guī)定出來，只是給了一些在總超時時間上的參考，這就導致不同的操作系統(tǒng)在實現(xiàn)這一機制的時候可能會有一些差異。于是我進一步想到了另一個問題：
會不會不同操作系統(tǒng)重傳次數(shù)不一樣，這樣就能通過這一點來判斷操作系統(tǒng)了呢？
然后我翻看了《TCP/IP詳解·卷1》，試圖在里面尋找答案，果然，這本神書從來沒有讓我失望過：
這一段說了個什么事情呢？大意是說RFC標準中建議有兩個參數(shù)R1和R2來控制重傳的次數(shù)，Linux中，這倆參數(shù)可以這樣看：
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
tcp_retries1默認值是3，tcp_retries2默認值是15。
但需要特別注意的是，并不是最多重傳3次或者15次，Linux內(nèi)部有一套算法，這兩個值是算法中非常重要的參數(shù)，而不是重傳次數(shù)本身。具體的重傳次數(shù)還與RTO有關(guān)系，具體的算法有興趣的朋友可以看看這篇文章：聊一聊重傳次數(shù)（http://perthcharles.github.io/2015/09/07/wiki-tcp-retries/）
總體來說，在Linux上重傳的次數(shù)不是一個固定值，而是不同的連接根據(jù)tcp_retries2和RTO計算出來的一個動態(tài)值，不固定。
而在Windows上，也有一個變量來控制重傳次數(shù)，可以在注冊表中設(shè)定它：
鍵值路徑：
HKLM\System\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters
鍵值名：
TcpMaxDataRetransmissions
默認值：5
我手里有一份Windows XP的源碼，在實現(xiàn)協(xié)議棧的驅(qū)動tcpip.sys的部分中，也印證了這個信息：
不過就目前的信息來看，由于Linux的重傳次數(shù)是不固定的，還沒法用這個重傳次數(shù)來判斷操作系統(tǒng)。
TCP之SYN+ACK的重傳
就在我想要放棄的時候，我再一次品讀《TCP/IP詳解·卷1》中的那段話，發(fā)現(xiàn)另一個信息：TCP的重傳在建立連接階段和數(shù)據(jù)傳輸階段是不一樣的！
上面說到的重傳次數(shù)限制，是針對的是TCP連接已經(jīng)建立完成，在數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生超時重傳后的重傳次數(shù)情況描述。
而在TCP建立連接的過程中，也就是三次握手的過程中，發(fā)生超時重傳，它的次數(shù)限定是有另外一套約定的。
Linux：
在Linux中，另外還有兩個參數(shù)來限定建立連接階段的重傳次數(shù)：
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries
tcp_syn_retries限定作為客戶端的時候發(fā)起TCP連接，最多重傳SYN的次數(shù)，Linux3.10中默認是6，Linux2.6中是5。
tcp_synack_retries限定作為服務(wù)端的時候收到SYN后，最多重傳SYN+ACK的次數(shù)，默認是5
重點來關(guān)注這個tcp_synack_retries，它指的就是TCP的三次握手中，服務(wù)端回復(fù)了第二次握手包，但客戶端一直沒發(fā)來第三次握手包時，服務(wù)端會重發(fā)的次數(shù)。
我們知道正常情況下，TCP的三次握手是這個樣子的：
但如果客戶端不給服務(wù)端發(fā)起第三個包，那服務(wù)端就會重發(fā)它的第二次握手包，情況就會變成下面這樣：
所以，這個tcp_synack_retries實際上規(guī)定的就是上面這種情況下，服務(wù)端會重傳SYN+ACK的次數(shù)。
為了進一步驗證，我使用Python寫了一段代碼，用來手動發(fā)送TCP報文，里面使用的發(fā)包庫是scapy，這個我之前寫過一篇文章介紹它：面向監(jiān)獄編程，就靠它了！。
下面的這段代碼，我向目標IP的指定端口只發(fā)送了一個SYN包，：
def tcp_syn_test(ip, port):
# 第一次握手，發(fā)送SYN包
# 請求端口和初始序列號隨機生成
# 使用sr1發(fā)送而不用send發(fā)送，因為sr1會接收返回的內(nèi)容
ans = sr1(IP(dst=ip) / TCP(dport=port, sport=RandShort(), seq=RandInt(), flags='S'), verbose=False)
用上面這段代碼，向一臺Linux的服務(wù)器發(fā)送，抓包來看一下：
實際驗證，服務(wù)器確實重傳了5次SYN+ACK報文。
一臺服務(wù)器說明不了問題，我又多找了幾個，結(jié)果都是5次。
再來看一下Linux的源碼中關(guān)于這個次數(shù)的定義：
接下來看一下Windows上的情況。
Windows
前面說過，在注冊表HKLM\System\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters目錄下有一個叫TcpMaxDataRetransmissions的參數(shù)可以用來控制數(shù)據(jù)重傳次數(shù)，不過那是限定的數(shù)據(jù)傳輸階段的重傳次數(shù)。
根據(jù)MSDN上的介紹，除了這個參數(shù)，還有另一個參數(shù)用來限制上面SYN+ACK重傳的次數(shù)，它就是TcpMaxConnectResponseRetransmissions。
而且有趣的是，和Linux上的默認值不一樣，Windows上的默認值是2。
這就有意思了，通過這一點，就能把Windows和Linux區(qū)分開來。
我趕緊用虛擬機中的XP上跑了一個nginx，測試了一下：
果然是2次，隨后我又換了一個Windows Server 2008，依舊是2次。
為了進一步驗證，我通過注冊表把這個值設(shè)定成了4：
再來試一下：
重傳次數(shù)果然變成了4次了。
接下來在手中的Windows XP源碼中去印證這個信息：
果然，不管是從實驗還是從源碼中都得到了同一個結(jié)論：
Linux上，SYN+ACK默認重傳5次。
Windows上，SYN+ACK默認重傳2次。
總結(jié)
如果一個IP開啟了基于TCP的服務(wù)，不管是不是HTTP服務(wù)，都可以通過向其發(fā)送SYN包，觀察其回應(yīng)來判斷對方是一個Linux操作系統(tǒng)還是一個Windows操作系統(tǒng)。
當然，這種方法的局限性還是挺大的。
首先，本文只介紹了一些默認的情況，但TCP的重傳次數(shù)是可以更改的，如果網(wǎng)絡(luò)管理員更改了這個數(shù)值，判斷的結(jié)果就不準確了。
其次，對于有些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開啟了防DDoS功能，測試發(fā)現(xiàn)，其根本不會重傳SYN+ACK包，比如我用百度的IP測試就得到了這樣的結(jié)果。
最后，沒有測試其他操作系統(tǒng)上的情況，比如Unix和MAC OSX，為什么呢？
因此，文中介紹的這種方法只能作為一種輔助手段，僅供參考，大家能順便了解一些關(guān)于TCP重傳的知識也是很有意義的。
好了，以上就是今天的分享了，寫作不易，大家看完給個三連支持呀~
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