17-如何正确使用TCP

从本节开始，实现一个简单的netcat（网络工具中的瑞士军刀）

 

why netcat？

 

netcat 基本功能简介

• 信号发生器：发送数据。nc > /dev/zero、类似chargen服务

• 负载：接收数据。nc > /dev/null、类似discard服务

• 通过dd产生定量数据，通过nc发送测试网络带宽，dd /dev/zero | nc、类似ttcp服务

• 两台机器之间通过nc拷贝文件，nc < file, nc > file、类似scp服务

 

how/when 关闭TCP连接

• 为什么出现TCP不可靠的错觉

  • 发送所有数据，紧接着close，最后的一些字节丢失

• 出现错误的情况：send() + close()

  • 当发送缓冲区还有数据，而调用close()会发送RST，强行使得TCP连接断开

  • SO_LINGER无助于解决这一问题，不要使用SO_LINGER（？？？）

• sender关闭连接的正确步骤：send() + shutdown(WR) + read->0 + close()

  • 这里的shutdown(WR)会导致receiver的read返回0

• receiver关闭连接的正确步骤：read()->0 + 如果没有数据要发送就调用close()

  • 这里的close()，会导致sender的read返回0

• 或者在应用层设计更好的协议。因为此处的协议有权限（恶意客户端，一直不close，导致服务端不能关闭连接。解决方法:为每一个连接超时器，超时不活跃连接，直接close。）

 

一个传输文件的例子

代码出处：recipes/tpc/bin at master · chenshuo/recipes (github.com)

 

这个例子是为例复现TCP”不可靠“的场景。

 

打开文件（filename），然后每次读一字节数据到buf，再将buf的数据发送给reciever，直至read返回0。再调用stream->shutdownWrite(),其实就是shutdown(SHUT_WR)。然后循环read，直至read返回0，才调用close（代码中是通过TcpStream的析构来close）。

 void sender(const char* filename, TcpStreamPtr stream)
 {
   FILE* fp = fopen(filename, "rb");
   if (!fp)
     return;
 ​
   printf("Sleeping 10 seconds.\n");
   sleep(10);
 ​
   printf("Start sending file %s\n", filename);
   char buf[8192];
   size_t nr = 0;
   while ( (nr = fread(buf, 1, sizeof buf, fp)) > 0)
   {
     stream->sendAll(buf, nr);
   }
   fclose(fp);
   printf("Finish sending file %s\n", filename);
 ​
   // Safe close connection
   printf("Shutdown write and read until EOF\n");
   stream->shutdownWrite();
   while ( (nr = stream->receiveSome(buf, sizeof buf)) > 0)
   {
     // do nothing
   }
   printf("All done.\n");
 ​
   // TcpStream destructs here, close the TCP socket.
 }

 

测试步骤

• 服务端：先在将服务端运行起来：将ttcp文件从端口1234发出

• 客户端：在同一台主机上运行netcat当作客户端，并通过wc计算接收数据的大小，无论客户端期间是否发送数据，接收的数据都与原来服务端发送的文件的大小一致。

 

• 下面复现错误，将sender函数的重复read直至返回0注释，也即是将安全关闭连接的操作去除。

• 重新编译，按照上面的步骤运行。服务端：

• 客户端：可见第二次的大小与原来文件的大小不一致。

原因：

服务端 sender 将文件发送完之后，close(fd)关闭连接。而由于客户端通过nc发送的数据还没有读，因此会发送RST报文丢弃数据立刻终止连接，而不是发送FIN报文等待所有数据都发送完才正常断开连接（发送RST，还是FIN 取决于close()时，local tcp buffer中是否还有未读完的数据）。

在客户端收到 RST 包时，丢弃所有数据，然后立刻断开连接。

 

参考链接：(224条消息) 【网络编程实践】2.3.2 TCP连接错误关闭示例_我叫RT的博客-CSDN博客