MySQL 登入協議深度解析：TCP 三次握手、認證交互流程與 tcpdump 抓包實戰驗證（增強版）

MySQL 登入協議深度解析：TCP 三次握手、認證交互流程與 tcpdump 抓包實戰驗證（增強版）

連接 MySQL 是所有操作的起點。本文從 TCP 層三次握手、MySQL 私有協議認證交互、源碼調用鏈、tcpdump 實戰抓包四個維度，完整還原登入全過程。

一、TCP 三次握手 — 連接建立基石

MySQL 採用 TCP 通訊，Server 端監聽執行緒等待 Client SYN：

1. Client → Server：SYN (seq=x)
2. Server → Client：SYN (seq=y) + ACK (ack=x+1)
3. Client → Server：ACK (ack=y+1)

完成後，Server 分配連接資源。**注意**：三次握手由核心協議棧完成，應用層無感知。

二、MySQL 私有協議認證流程

TCP 連接建立後，進入 MySQL 協議層：

1. Server → Client：發送 握手封包（含 Server 版本、連接 ID、認證插件名、鹽值、權限位圖等）
2. Client → Server：發送 認證封包（用戶名、加密後密碼、客戶端能力標誌、字符集、資料庫名等）
3. Server → Client：驗證結果封包（OK_Packet 或 ERR_Packet）

此階段 SHOW PROCESSLIST 顯示 unauthenticated user，表示 Server 等待 Client 認證封包中。

15922528 unauthenticated user 10.xx.2.74:53216 NULL Connect NULL Reading from net NULL
15923418 unauthenticated user connecting host NULL Connect NULL login NULL

三、tcpdump 實戰抓包驗證

抓包命令

tcpdump -S -nn -tttt -i eth0 host 10.bb.yy.104 and port 3306 and tcp -c 100
# -S 絕對序列號  -nn 不解析端口名  -tttt 完整時間戳  -i 介面  -c 數量

抓包結果四階段特徵

1. TCP 建立：3 次握手封包（SYN、SYN+ACK、ACK）
2. MySQL 認證：Server 握手包 → Client 認證包 → Server OK 包
3. 元資料交換：登入成功後雙向交換版本、字符集、參數等
4. TCP 斷開：EXIT 觸發 4 次揮手（FIN、ACK、FIN、ACK）

封包標記速查

四、源碼調用鏈（MySQL 5.6/5.7）

login_connection()
  → check_connection()
    → acl_authenticate()
      → do_auth_once()
        → native_password_authenticate()  -- 核心驗證邏輯
          → write_packet()  -- 發送握手包
          → read_packet()   -- 讀取認證包
          → 密碼驗證邏輯
          → Protocol::send_ok()  -- 發送 OK 包

底層 Socket I/O：sql/net_serv.cc 中的 my_net_read() / my_net_write()。

五、常見問題 FAQ

1. Unix Socket vs TCP 登入差異：
   • Unix Socket：本機進程間通訊，跳過 TCP 協議棧，延遲更低
   • 監聽執行緒同時監聽 TCP (3306) 與 Unix Socket (/tmp/mysql.sock)
   • 認證邏輯完全一致，僅傳輸層不同
2. 監聽 Socket 與通訊 Socket 是否同端口：是。監聽 Socket 持續 listen(3306)，新連接 accept() 產生新通訊 Socket，同佔 3306 端口，netstat -anp 可見多條 ESTABLISHED 共用 3306。
3. connect_timeout 生效時機：僅在 認證階段 生效。若 Client 超過該秒數未發送認證封包，Server 主動斷開連接。