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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深入理解linux内核看不懂,TCP在各种网络异常背后做什么?您如何将处理结果反馈到上应用程序?本文将讨论这个问题。划分为两个场景,在三个握手后正常建立连接1时,讨论异常情况,客

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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