深入理解linux原版,深入理解Linux文件系统
- 编辑: 藤清妙
- 2019-11-16 08:04:34
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在各种网络异常情况的背后，TCP是怎么处理的？又是怎样把处理结果反馈给上层应用的？本文就来讨论这个问题。分为两个场景来讨论
建立连接时的异常情况
1 正常情况下
经过三次握手，客户端连接成功，服务端有一个新连接到来。
2 客户端连接了服务端未监听的端口
在这种情况下，服务端会对收到的SYN回应一个RST（RFC 793 3.4），客户端收到RST之后，终止连接，并进入CLOSED状态。
客户端的connect返回ECONNREFUSED 111 /* Connection refused */。
3 客户端与服务器之间的网络不通，这又分两种情况
connect返回主机不可达。具体信息在不同系统上不一样，比如linux上的定义是EHOSTUNREACH 113 /* No route to host */。明显给出了一个不可访问的地址（例如，访问一个不存在的本地网络地址，或者DNS解析失败会导致这种情况。
connect返回连接超时。这种情况下，客户端发送的SYN丢失在网络中，没有得到确认，客户端的TCP会超时重发SYN。以Ubuntu 12.04为例，重发SYN的时间,系列是：0,1,3,7,15,31,63(2n-1-1)。即发送7个SYN后等待一个超时时间（例如：127秒），如果在这段时间内仍然没有收到ACK，则connect返回超时。
在这两种情况下， 服务端的状态没有变化，对服务端来讲什么也没发生。
4 建立连接的过程中包丢失
三次握手发送的包系列是SYN SYN-ACK ACK
SYN丢失。这种情况就是3种的第2种情况。
SYN-ACK丢失。从客户端的角度来讲以前面一种情况类似。从服务端的角度来讲，由LISTEN状态进入SYN_REVD状态。服务端的TCP会重发SYN-ACK，直到超
时。SYN攻击正是利用这一原理，攻击方伪造大量的SYN包发送到服务器，服务器对收到的SYN包不断回应SYN-ACK，直到超时。这会浪费服务
器大量的资源，甚至导致奔溃。对服务端的应用层来讲，什么也没有发生。因为TCP只有在经过3次握手之后才回通知应用层，有新的连接到来。
ACK丢失。这对服务端来讲与2相同。对于客户端来讲，由SYN_SENT状态进入了ESTABLISED状态，即连接成功了。连接成功后客户端就可以发送数据了。
但实际上数据是发送不到服务端的（我们假设客户端收到SYN-ACK之后，客户端与服务端之间的网络就断开了），客户端发送出去的数据得不
到确认，一般重发3次左右就会处于等待ACK的状态（win7）。而ubuntu 12.10下，调用send会返回成功，直到TCP的缓冲被填满（测试环
境：局域网，感觉这个不是很合理，按照书上所说：应该是使用指数退避进行重传 -- TCP/IP协议详解， 大概是我的测试环境中有NAT所致
吧）。最终，客户端产生一个复位信号并终止连接。返回给应用程序的结果是Connection time out（errno: 110）
连接建立成功后出现的异常情况
1 客户端与服务器的网络断开，双方不再发送数据
这样，双方都不知道网络已经不通，会一直保持ESTABLISHDED状态，除非打开了SO_KEEPALIVE选项。
2 网络断开，一方给另一方发送数据
这种情况下，接收一方不知道网络出问题，会一直等待数据到来。对于发送方，理论上的情况是，重传一定次数后，返回连接超时。不过实际，很可能是这样的情况，发送方显示发送数据成功（send返回发送的数据长度），但实际接收方还没有接收到数据。
对于已经发送成功的数据有3种可能情况：
1 在本机的TCP缓存中
2 在网络上的某个NAT的缓存中
3 对方已经成功接收到
在实验的过程中发现，即使网络断开了，发送方仍然收到了对数据的ACK（在有NAT的情况下），猜测是NAT把数据缓存起来并发送了ACK。
当网络恢复时，那些被缓存的数据会被发送到接收方。鉴于这样的结果，给我们一个提示：不能依赖于TCP的可靠性，认为我发送成功的数据，对方一
定能收到。TCP可以保证可靠、有序的传输，这意思是说保证收到的数据时有序正确的，并没有说已经发送成功的数据，对方一定就收到了。
在ubuntu 12.10上，发送方一直在发送数据，直到缓冲区满。而在win7下，重发3次就会停止，进入等待ACK状态。
解决的办法是：应用层对数据是否接收完成进行确认（需要的时候）。
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本文原标题：深入理解Linux网络,深入理解linux架构
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