首页 > 代码库 > 《TCP/IP详解卷2：实现》笔记--TCP的输入

《TCP/IP详解卷2：实现》笔记--TCP的输入

2024-10-26 11:46:02   226人阅读

当收到的数据报的协议字段指明这是一个TCP报文段时，ipintr（通过协议协议转换表中的pr_input函数）会调用tcp_input

进行处理，tcp_inut在软件中断一级执行。

函数非常长，我们将分两张讨论，下图列出了tcp_input中的处理框架。本章将结束对RST报文段处理的讲解，下一章开始

介绍ACK报文段的处理。

头几个步骤是非常典型的：对输入报文段做有效性验证（检验和、长度等），以及寻找连接的PCB。尽管后面还有大量的

代码，但通过“首部预测”，算法却有可能完全跳过后续的逻辑。首部预测算法是基于这样的假定，一般情况下，报文段既

不会丢失，次序也不会错误，因此，对于给定连接，TCP总能猜到下一个接收报文段的内容。如果算法起作用，函数直接

返回，这是tcp_input中最快的一条执行路径。


1.预处理

该部分介绍对收到的TCP报文段进行于预处理。处理的大概流程如下：

1.从第一个mbuf中获取IP和TCP首部。

2.验证TCP的检验和。

3.验证TCP偏移字段。

4.把IP和TCP首部及选项放入第一个mbuf。

5.快速处理时间戳选项。

6.保存输入标志，把字段转换成主机字节序。

7.寻找Internet PCB。

8.如果没有找到PCB，则丢弃报文，并发送RST作为响应。

9.如果TCP控制块存在，但连接状态为closed，说明插口已创建，且得到了本地地址和本地端口号，但还未调用connect或

listen。报文段被丢弃，且不发送任何响应。

10.不改变通告窗口大小。

11.如果选定了插口调试选项，则保存连接状态及IP和TCP首部。

12.如果监听插口收到了报文段，则创建新的插口。

13.计算窗口缩放因子。

14.复位空闲时间和保活定时器。

15.如果不处于监听状态，处理TCP选项。


2.首部预测

首部预测算法通过处理两种常见现象，简化单向数据传输的实现。

1.如果TCP发送数据，连接上等待接收的下一个报文段是对已发送数据的ACK。

2.如果TCP接收数据，连接上等待的下一个报文段时顺序到达的数据报文段。


3.TCP输入：缓慢的执行路径

下面介绍首部预测失败时的处理代码，tcp_input中较慢的一条执行路径。

1.丢弃IP和TCP首部，包括TCP选项。

2.计算接收窗口。

因为函数后面的代码必须确定通告窗口中能放入多少数据，所以现在必须计算通告窗口的大小。落在通告窗口之外的接收

数据被丢弃；落在窗口左侧的数据是已接收并确认过的数据，落在窗口右侧的数据时暂时不允许对端发送的数据。


4.完成被动打开或主动打开

如果连接状态等于LISTEN或者SYN_SENT，则执行本节的处理。连接处于这两个状态时，等待接收的报文段为SYN，任何

其他报文将被丢弃。

4.1.完成被动打开

连接状态等于LISTEN时，执行以下处理：
1.丢弃RST、ACK或非SYN。
2.如果是广播报文段或多播报文段，则丢弃它。
3.为客户端的IP地址和端口号分配mbuf。
4.设定PCB中的本地地址。
5.填充PCB中的对端地址。
6.分配并初始化IP和TCP首部模板。
7.处理所有的TCP选项。
8.初始化ISS。
9.初始化控制块中的序号变量。
10.确认SYN并更新状态。

4.2.完成主动打开

1.验证收到的ACK
2.处理并丢弃RST报文段。
3.判断收到的SYN标志是否置位。
4.处理ACK。
5.关闭连接建立定时器。
6.初始化接收序号。
7.连接建立。
8.查看窗口大小选项。
9.向应用进程提交队列中的数据。
10.更新RTT估计器值。
11.处理同时打开。
12.丢弃落在接收窗口外的数据。
13.强制更新窗口变量。

5.PAWS：防止序号回绕

接下来处理可能出现的序号回绕。
1.基本PAWS测试
PAWS算法基于这样的假定：
对于高速连接，32bit时间戳值回绕的速度远小于32bit序号回绕的速度。即使是最高的失踪计数器更新频率（每毫秒加1），
时间戳的符号位也要24天才会回绕一次。而在千兆网络中，序号可能17秒就回绕一次。因此，如果报文段时间戳小于从同
一个连接接收的最近一次的时间戳，说明是个重复报文段，应该被丢弃（还需进行后续的时间戳过期测试）。尽管因为
序号已过时，tcp_input也可将其丢弃，但PAWS算法能够有效地处理序号回绕速率很高的高速网。
注意，PAWS算法是对称的：它不仅丢弃重复的数据报文段，也丢弃重复的ACK。PAWS处理所有收到的报文段。
2.检查过期的时间戳。
3.丢弃重复报文段

6.裁剪报文段使数据在窗口内

本节讨论如何调整收到的报文段，确保它只携带能够放入接收窗口内的数据：
丢弃接收报文段起始处的重复数据。
从报文段尾部起，丢弃超出接收窗口的数据。
从而剩下可放入接收窗口的新数据，用于判断报文段起始处是否存在重复数据。
1.查看报文段前部是否存在重复数据。
2.丢弃重复SYN.
3.判断报文段数据是否完全重复。
4.判断重复FIN。
5.生成重复ACK。
6.处理同时打开或半连接。
7.收到部分重复报文段时，更新统计值。
8.删除重复数据，更新紧急指针。
9.计算落在通告窗口右侧的字节数。
10.如果连接处于TIME_WAIT状态，查看有无新的连接请求。
11.判断是否为窗口探测报文段。
12.丢弃完全落在窗口以外的其他报文段。
13.处理携带部分有效数据的报文段。

7.自连接和同时打开

应用进程创建一个插口，并通过下列系统调用建立自连接：socket，bind半丁到一个本地端口，之后connect试图与同一
本地地址和同一端口号建立连接，如果connect成功，则插口已建立了与自己的连接：向这个插口写入的所有数据，都可以
在同一插口上读出。这有点类似于全双工的管道，但只有一个，而非两个标识符。尽管很少有应用进程会这样做，但实际
上它是一种特殊的同时打开，两者的状态变迁图相同。

8.记录时间戳

下面给出了tcp_input的处理收到的时间戳选项。

如果收到的报文段中带有时间戳，时间戳值保存在变量中。


9.RST处理

下面给出处理RST标志的switch语句，取决于当前的连接状态。

1.SYN_RCVD状态下，插口差错代码设定为ECONNREFUSED，关闭插口。

2.如果在ESTABLISHED、FIN_WAIT_1、FIN_WAIT_2或CLOSE_WAIT状态收到RST，则返回差错代码ECOORESET。

3.如果状态为CLOSING、LAST_ACK或TIME_WAIT，由于应用进程已关闭插口，无需返回差错代码。

4.如果SYN标志依旧置位，说明出现了差错，连接被丢弃，返回代码ECONNRESET。

5.如果ACK标志未置位，报文被丢弃。

《TCP/IP详解卷2：实现》笔记--TCP的输入


联系
我们