9-TCP 协议（连接异常）

有很多情况导致连接无法建立。

本文我们分析 2 种情况，分别是针对 Windows 和 Linux 进行讨论，它们是有区别的。

• 第一种情况是连接的主机不在网络中
• 第二种情况是主机在网络中，但是对应的服务未开启

不同版本的 Linux 内核也是有区别的。这里我使用的是 Ubuntu 14.04 LTS 版本。

1. 相关网络地址对应关系

在这里牵扯的 ip 地址有点多，可能会让你乱。我解释一下：

• 我的宿主机有两个 ip 地址，一个是本地网卡的地址：192.168.166.107，另一个是虚拟网卡 192.168.80.2
• 虚拟机中的 Linux 用的也是虚拟网卡，ip 地址是 192.168.80.130

关于第 2 节的修正：之前的实验有点问题，目标主机虽然没有 ping 通，但是却返回了 RST。不过当时的环境已经没有了，这里我的主机更换成了 10.154.0.45。

2. 主机不在网络中

实验中，Linux 主机的地址是 10.154.0.45，我们去连接一个不存在的主机 10.154.1.45.

2.1 Linux 上的测试

在 Linux 上使用 tcpdump 命令进行抓包。cli 程序的路径是 unp/protocol/tools/tcpclient/cli.c.

• 首先启动 tcpdump

$ sudo tcpdump port 5000

• 再开一个终端连接一个不存在的主机，注意这个 ip 地址不要和你的 Linux 在同一个网段，我的 Linux 主机 ip 是 10.154.0.45，是 0 网段，要连接的是 1 网段。

$ ./cli 10.154.1.45 5000

ip 地址为 10.154.1.45 这个主机是不存在的，但是客户端并不清楚此主机是否在网络中。

图1 客户端超时

图2 tcpdump 抓包

我们可以分析出以下结果：

• 客户端发送了 SYN 请求后，因为超时没有 ack 返回，重传了 6 次 SYN；最终 connect 超时。
• 每次超时时间都是上一次的 2 倍（指数退避算法）

2.2 Window 7 上的测试

首先在 Windows 7 上打开 OmniPeek，网卡选你上网的那个，不要选虚拟机网卡。

接下来使用 tcp_client 去连接 192.168.165.2 主机。我的 Window 7 ip 地址是 192.168.166.107. 同样的，不要让目标 ip 地址和连接的主机在同一个网段。

• 打开 OmniPeek 开始抓包
• 打开 cmd，连接目标主机

F:\tools> tcp_client 192.168.165.2 5000

在 Win7 上进行了三次实验，结果如图 3.

图 3 Windows 上的三次测试

从图 3 中可以看到，Windows 第一次发送完 SYN 段后，没有等到对端 ACK，进行了 2 次重传。也就是一共发送了 3 次 SYN 段，如果第 3 次发送的 SYN 还没有收到 ACK，超时后 connect 函数就直接返回错误。

另外，我们发现，第一次的超时时间约为 3 秒，第二次约为 6 秒。

3. 主机在网络中，但是服务未启动

3.1 Linux 上的测试

这里只进行了一次测试。实验和前面的区别就是要连接的主机就是我的 Windows.

./cli 192.168.166.107 5000

图4 连接 Windows 主机

从图 4 的结果来看，Linux 发送 SYN 段给目标主机后，对端直接丢了个 RST 段过来^_^，然后 connect 函数直接返回错误啦。。。。

3.2 在 Windows 上的测试

在 Windows 上使用 tcp_client 去连接 Linux。

tcp_client.ext 192.168.80.130 5000

图5 Windows 上的测试

可以看到，Windows 脸皮是比较厚的，对方丢了个 RST 段过来，仍然不放弃，又发两次 SYN 段。

4. 总结

• 知道 TCP 对于连接建立异常如何处理的
• 知道 Windows 和 Linux 是有区别的