TCP Protokol Anatomisi, Bayraklar ve Oturum Yönetimi

TCP Protokol Anatomisi, Bayraklar ve Oturum Yönetimi

İletim Denetim Protokolü (Transmission Control Protocol - TCP), OSI referans modelinin 4. Katmanında (Taşıma Katmanı) ve TCP/IP modelinde çalışan, internetin en kritik ve güvenilir taşıma protokolüdür.

IP protokolünün sunduğu “elinden gelenin en iyisi” (best-effort) güvensiz zemin üzerinde çalışan TCP; verilerin kayıpsız, sıralı ve akış kontrollü bir şekilde uçtan uca iletilmesini garanti eder. Web gezintisi (HTTP/HTTPS), dosya transferi (SFTP, SMB), uzaktan yönetim (SSH) ve kurumsal e-posta (SMTP/IMAP) TCP’nin sağladığı bu güvenilir altyapı üzerinde çalışır.

sequenceDiagram
    autonumber
    actor Client as İstemci (10.0.0.5)
    actor Server as Sunucu (10.0.0.10)

    Note over Client,Server: Bağlantı Kurulumu (3-Way Handshake)
    Client->>Server: [SYN] Seq=0 Win=64240 MSS=1460 WS=256
    Server-->>Client: [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1 Win=65535 MSS=1460 WS=128
    Client->>Server: [ACK] Seq=1 Ack=1 Win=64240 (ESTABLISHED)

    Note over Client,Server: Veri Transferi & Onaylama
    Client->>Server: [PSH, ACK] Seq=1 Ack=1 Len=100 (100 Bayt Veri)
    Server-->>Client: [ACK] Seq=1 Ack=101 Win=65435

    Note over Client,Server: Bağlantı Kapatma (4-Way Termination)
    Client->>Server: [FIN, ACK] Seq=101 Ack=1
    Server-->>Client: [ACK] Seq=1 Ack=102
    Server-->>Client: [FIN, ACK] Seq=1 Ack=102
    Client-->>Server: [ACK] Seq=102 Ack=2 (TIME_WAIT -> CLOSED)

---

§3.1.1.TCP Başlık Yapısı (Header Anatomy)

Standart bir TCP başlığı opsiyonlar hariç 20 bayt (160 bit) uzunluğundadır:

packet-beta
0-15: "Source Port (16 bit)"
16-31: "Destination Port (16 bit)"
32-63: "Sequence Number (32 bit)"
64-95: "Acknowledgment Number (32 bit)"
96-99: "Data Offset"
100-105: "Reserved"
106-111: "Flags (U,A,P,R,S,F)"
112-127: "Window Size (16 bit)"
128-143: "Checksum (16 bit)"
144-159: "Urgent Pointer (16 bit)"

Başlık Alanlarının Fonksiyonları:

1. Source & Destination Port (16’şar bit): Verinin kaynak ve hedef uygulamadaki hangi sokete (port numarasına) teslim edileceğini belirler (Örn: HTTP için 80, HTTPS için 443).
2. Sequence Number (32 bit): Segmentin taşıdığı verinin ilk baytının sıra numarasıdır. Her bağlantı rastgele bir ISN (Initial Sequence Number) ile başlar.
3. Acknowledgment Number (32 bit): Alıcının karşı taraftan beklediği bir sonraki baytın sıra numarasıdır. Alınan bayt miktarının onaylandığını gösterir.
4. Data Offset (4 bit): TCP başlığının 32-bitlik kelime cinsinden uzunluğudur (Opsiyonsuz durumda değer 5’tir, yani 20 bayt).
5. Window Size (16 bit): Alıcının yeni bir onay (ACK) göndermeden önce kabul edebileceği maksimum bayt miktarını belirten akış kontrolü tampon boyutudur.

---

§3.1.2.TCP Bayrakları (Flags) ve Görevleri

TCP başlığındaki kontrol bitleri, oturumun durumunu ve segmentin amacını belirler:

Bayrak	Kısaltma	Fonksiyonu ve Anlamı
SYN (Synchronize)	S	Yeni bir bağlantı oturumu başlatmak ve ISN sıra numaralarını senkronize etmek için kullanılır.
ACK (Acknowledgment)	A	Onay bayrağı. Acknowledgment Number alanının geçerli olduğunu ve karşıdan gelen verinin alındığını belirtir.
FIN (Finish)	F	Göndericinin iletecek başka verisi kalmadığını ve bağlantıyı zarif bir şekilde kapatmak istediğini bildirir.
RST (Reset)	R	Bağlantıyı anında ve tek taraflı olarak sıfırlar/koparır. Kapalı bir porta paket geldiğinde veya anomali anında üretilir.
PSH (Push)	P	Alıcının tampon bellekte (buffer) beklemeden veriyi doğrudan uygulama katmanına iletmesini emreder.
URG (Urgent)	U	Segment içinde acil işlenmesi gereken veri olduğunu belirtir (Urgent Pointer alanı geçerli kılınır).

---

§3.1.3.3 Yönlü El Sıkışma (Three-Way Handshake) ve ISN Hesaplaması

TCP bağlantısı kurulurken iki uç nokta birbirlerinin sıra numaralarını şu adımlarla eşleştirir:

1. Paket 1 [SYN]: İstemci sunucuya bağlantı açmak istediğini bildirir. Rastgele bir ISN (Örn: Seq = 28401928) belirler. MSS (Maximum Segment Size) ve Window Scale gibi TCP opsiyonlarını teklif eder.
2. Paket 2 [SYN, ACK]: Sunucu bağlantıyı kabul eder. Kendi rastgele ISN değerini (Seq = 83921049) üretir ve istemcinin sıra numarasını 1 artırarak onaylar (Ack = 28401929).
3. Paket 3 [ACK]: İstemci sunucunun sıra numarasını 1 artırarak onaylar (Ack = 83921050). Bu andan itibaren oturum ESTABLISHED durumundadır.

Not

Wireshark, analiz kolaylığı sağlamak için paket inceleme ekranında 32-bitlik devasa gerçek ISN numaraları yerine varsayılan olarak Relative Sequence Number (Göreceli Sıra Numarası) kullanır; ilk SYN paketini Seq = 0 olarak gösterir.

---

§3.1.4.Oturum Kapatma ve Bağlantı Durumları

TCP bağlantıları iki farklı yöntemle sonlandırılır:

1. Zarif Kapatma (Graceful Termination - FIN Handshake)

Taraflardan biri veri göndermeyi bitirdiğinde FIN bayraklı paket iletir. Karşı taraf bunu ACK ile onaylar. Ardından karşı taraf da kendi FIN paketini gönderir ve son ACK ile bağlantı kapatılır.

• TIME_WAIT: Bağlantıyı ilk kapatan taraf, ağda gecikmiş paketlerin yeni kurulacak başka bir oturumla karışmasını önlemek için belirli bir süre (genellikle 2 $\times$ MSL - 60 ila 120 saniye) TIME_WAIT durumunda bekler.

2. Açık Sonlandırma (Abrupt Termination - TCP Reset)

Eğer bir istemci kapalı bir portta çalışan servise bağlanmaya çalışırsa veya güvenlik duvarı oturumu kural dışı bularak sonlandırırsa, hedef sistem anında RST veya RST/ACK paketi yollar. Bağlantı hiçbir bekleme süresi olmaksızın derhal hafızadan silinir.