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我的朋友

分类: 网络与安全

2016-08-03 16:12:58

应该没有人会质疑,现在是一个网络时代了。应该不少程序员在编程中需要考虑多机、局域网、广域网的各种问题。所以网络知识也是避免不了学习的。而且笔者一直觉得TCP/IP网络知识在一个程序员知识体系中必需占有一席之地的。

在TCP协议中RST表示复位,用来异常的关闭连接,在TCP的设计中它是不可或缺的。发送RST包关闭连接时,不必等缓冲区的包都发出去,直接就丢弃缓存区的包发送RST包。而接收端收到RST包后,也不必发送ACK包来确认。

其实在网络编程过程中,各种RST错误其实是比较难排查和找到原因的。下面我列出几种会出现RST的情况。

1 端口未打开

服务器程序端口未打开而客户端来连接。这种情况是最为常见和好理解的一种了。去telnet一个未打开的TCP的端口可能会出现这种错误。这个和操作系统的实现有关。在某些情况下,操作系统也会完全不理会这些发到未打开端口请求。

比如在下面这种情况下,主机241向主机114发送一个SYN请求,表示想要连接主机114的40000端口,但是主机114上根本没有打开40000这个端口,于是就向主机241发送了一个RST。这种情况很常见。特别是服务器程序core dump之后重启之前连续出现RST的情况会经常发生。

当然在某些操作系统的主机上,未必是这样的表现。比如向一台WINDOWS7的主机发送一个连接不存在的端口的请求,这台主机就不会回应。

2 请求超时

曾经遇到过这样一个情况:一个客户端连接服务器,connect返回-1并且error=EINPROGRESS。 直接telnet发现网络连接没有问题。ping没有出现丢包。用抓包工具查看,客户端是在收到服务器发出的SYN之后就莫名其妙的发送了RST。

比如像下面这样:

有89、27两台主机。主机89向主机27发送了一个SYN,表示希望连接8888端口,主机27回应了主机89一个SYN表示可以连接。但是主机27却很不友好,莫名其妙的发送了一个RST表示我不想连接你了。

后来经过排查发现,在主机89上的程序在建立了socket之后,用setsockopt的SO_RCVTIMEO选项设置了recv的超时时间为100ms。而我们看上面的抓包结果表示,从主机89发出SYN到接收SYN的时间多达110ms。(从15:01:27.799961到15:01:27.961886, 小数点之后的单位是微秒)。因此主机89上的程序认为接收超时,所以发送了RST拒绝进一步发送数据。

3 提前关闭

关于TCP,我想我们在教科书里都读到过一句话,'TCP是一种可靠的连接'。 而这可靠有这样一种含义,那就是操作系统接收到的来自TCP连接中的每一个字节,我都会让应用程序接收到。如果应用程序不接收怎么办?你猜对了,RST。

看两段程序:


01 //server.c
02  
03 int main(int argc, char** argv) 
04
05     int listen_fd, real_fd; 
06     struct sockaddr_in listen_addr, client_addr; 
07     socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in); 
08     listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
09     if(listen_fd == -1) 
10     { 
11         perror("socket failed   "); 
12         return -1; 
13     } 
14     bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr)); 
15     listen_addr.sin_family = AF_INET; 
16     listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
17     listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); 
18     bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len); 
19     listen(listen_fd, WAIT_COUNT); 
20     while(1) 
21     { 
22         real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len); 
23         if(real_fd == -1) 
24         { 
25             perror("accpet fail  "); 
26             return -1; 
27         } 
28         if(fork() == 0) 
29         { 
30             close(listen_fd); 
31             char pcContent[4096];
32             read(real_fd,pcContent,4096);
33             close(real_fd); 
34             exit(0);             
35         } 
36         close(real_fd); 
37     }    
38     return 0; 
39 }
这一段是server的最简单的代码。逻辑很简单,监听一个TCP端口然后当有客户端来连接的时候fork一个子进程来处理。注意看的是这一段fork里面的处理:



1 char pcContent[4096];
2 read(real_fd,pcContent,4096);
3 close(real_fd);
每次只是读socket的前4096个字节,然后就关闭掉连接。


然后再看一下client的代码:


01 //client.c
02 int main(int argc, char** argv) 
03
04     int send_sk; 
05     struct sockaddr_in s_addr; 
06     socklen_t len = sizeof(s_addr); 
07     send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
08     if(send_sk == -1) 
09     { 
10         perror("socket failed  "); 
11         return -1; 
12     } 
13     bzero(&s_addr, sizeof(s_addr)); 
14     s_addr.sin_family = AF_INET; 
15  
16     inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr); 
17     s_addr.sin_port = htons(SER_PORT); 
18     if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1) 
19     { 
20         perror("connect fail  "); 
21         return -1; 
22     } 
23     char pcContent[5000]={0};
24     write(send_sk,pcContent,5000);
25     sleep(1);
26     close(send_sk);
27 }
这段代码更简单,就是打开一个socket然后连接一个服务器并发送5000个字节。刚才我们看服务器的代码,每次只接收4096个字节,那么就是说客户端发送的剩下的4个字节服务端的应用程序没有接收到,服务器端的socket就被关闭掉,这种情况下会发生什么状况呢,还是抓包看一看。


前三行就是TCP的3次握手,从第四行开始看,客户端的49660端口向服务器的9877端口发送了5000个字节的数据,然后服务器端发送了一个ACK进行了确认,紧接着服务器向客户端发送了一个RST断开了连接。和我们的预期一致。

4 在一个已关闭的socket上收到数据

如果某个socket已经关闭,但依然收到数据也会产生RST。

代码如下:

客户端:


01 int main(int argc, char** argv)  
02 {  
03     int send_sk;  
04     struct sockaddr_in s_addr;  
05     socklen_t len = sizeof(s_addr);  
06     send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
07     if(send_sk == -1)  
08     {  
09         perror("socket failed  ");  
10         return -1;  
11     }  
12     bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));  
13     s_addr.sin_family = AF_INET;  
14  
15     inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr);  
16     s_addr.sin_port = htons(SER_PORT);  
17     if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1)  
18     {  
19         perror("connect fail  ");  
20         return -1;  
21     }  
22     char pcContent[4096]={0};
23     write(send_sk,pcContent,4096);
24     sleep(1);
25     write(send_sk,pcContent,4096);
26     close(send_sk);
27
服务端:



01 int main(int argc, char** argv)  
02 {  
03     int listen_fd, real_fd;  
04     struct sockaddr_in listen_addr, client_addr;  
05     socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);  
06     listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
07     if(listen_fd == -1)  
08     {  
09         perror("socket failed   ");  
10         return -1;  
11     }  
12     bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr));  
13     listen_addr.sin_family = AF_INET;  
14     listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
15     listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);  
16     bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len);  
17     listen(listen_fd, WAIT_COUNT);  
18     while(1)  
19     {  
20         real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);  
21         if(real_fd == -1)  
22         {  
23             perror("accpet fail  ");  
24             return -1;  
25         }  
26         if(fork() == 0)  
27         {  
28             close(listen_fd);  
29             char pcContent[4096];
30             read(real_fd,pcContent,4096);
31             close(real_fd);  
32             exit(0);              
33         }  
34         close(real_fd);  
35     }     
36     return 0;  
37
客户端在服务端已经关闭掉socket之后,仍然在发送数据。这时服务端会产生RST。


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