UNP-基本TCP编程-2(复用技术)
2024-05-10 12:23:05
tcp 协议基本信息：
选项子段：(tcp/ip : p192)
- 选项表结束:
- 无操作:
- 最大报文长度
- 窗口扩大因子：
TCP连接的建立与中止：
– – 连接的建立：
22:22:46.510758 IP (tos 0x0, ttl 64, id 29789, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 60)192.168.1.86.56132 > 192.168.1.80.8068: Flags [S], cksum 0x8425 (incorrect -> 0xdf97), seq 4036226398, win 29200, options [mss 1460,sackOK,TS val 10656003 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
22:22:46.511781 IP (tos 0x0, ttl 64, id 0, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 60)192.168.1.80.8068 > 192.168.1.86.56132: Flags [S.], cksum 0x1ac4 (correct), seq 519747379, ack 4036226399, win 14480, options [mss 1460,sackOK,TS val 3745757 ecr 10656003,nop,wscale 6], length 0
22:22:46.511843 IP (tos 0x0, ttl 64, id 29790, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 52)192.168.1.86.56132 > 192.168.1.80.8068: Flags [.], cksum 0x841d (incorrect -> 0x8139), seq 1, ack 1, win 229, options [nop,nop,TS val 10656004 ecr 3745757], length 0- 最大报文长度：
- 当一个连接建立是， 双方告知双方的 MSS 来协商最大窗口选项
连接请求队列：
- 等待连接的一段有一个固定长度的连接队列， 该队列中的连接已被TCP接受，但还没有被应用层所接受。
- 应用层只有在三次握手重第三个报文段受到后才会知道这个新的连接，
- 如果对于新的连接，连接队列中没有空间，TCP将不理会受到的SYN，也不发送任何报文段
- 当用户层接受一个连接时， 他将从队列中移出；
说明：
TCP 服务器无法使客户进程的主动打开失效。当一个新的客户连接传递给服务器的应用程序时，TCP的 三次握手链接已经结束Nagle 算法：
- 该算法应对小分组增加拥赛出现的问题
- 该算法要求一个TCP链接上最多只能有一个未被确认的未完成的小分组，该分组的确认到达之前不能发送其他的的小分组，相反， TCP收集这些少量的分组，并在确认到来时以一个分组的方式发出去;
RTT 的計算
ERR = M – A
a ← A + 1/8 Err
D ← D + 1/4(Err| -D)
RTO = A + 4D- 数据的交互：
慢启动， 快重传， 拥赛避免策略 p235 - 坚持计时器
当对方的通告窗口为0是的测试窗口的策略（TCP/IP） 245
客户端
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/fcntl.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>void err_que(const char *msg)
{puts(msg);exit(0);
}void err_sys(const char *msg)
{printf("%s:%s\n", msg, strerror(errno));exit(errno);
}int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd;int recv_len;int fsize;int index;int cursize;int file_fd;int read_len;char *file_name;char filemsg[128];char strbuff[128];struct sockaddr_in serviceaddr;struct stat file_msg;struct timespec timestart, timeend;if(argc != 3)err_que("client Ipaddress filename");file_name = argv[2] + strlen(argv[2]) -1;while(*(file_name-1) != '/')file_name--;if(stat(file_name, &file_msg) != -1){if(!S_ISREG(file_msg.st_mode))err_que("file is exist in locale and it isn't a regeular file");while(1){write(STDOUT_FILENO, "file is exist are you replace it ?? (y|n) :\n", strlen("file is exist are you replace it ?? (y|n) :\n"));switch (getchar()) {case 'y':case 'Y':break;case 'n':case 'N':exit(0);break;default:while(getchar()!='\n');continue;}break;}}else if(errno != ENOENT)err_sys("stat file error");if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)err_sys("socket error");memset(&serviceaddr, 0, sizeof(serviceaddr));serviceaddr.sin_family = AF_INET;serviceaddr.sin_port = htons(8068);if(inet_pton(AF_INET, argv[1], (void *)&serviceaddr.sin_addr.s_addr) == -1)err_sys("inet_pton error");// 链接服务器if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serviceaddr, sizeof(serviceaddr)) == -1)err_sys("connect error");if(send(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0) == -1)err_sys("send error");memset(filemsg, 0, sizeof(filemsg));if(recv(sockfd, filemsg, sizeof(filemsg), 0) == -1)err_sys("recv error");if(!strncmp(filemsg, "file is not exist", strlen("file is not exist")))err_que("file is not exist in service");if(!strncmp(filemsg, "file read false", strlen("file read false")))err_que("file read false");sscanf(filemsg, "file size : %d", &fsize);if((file_fd = open(file_name, O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH)) == -1)err_sys("file open error");write(STDOUT_FILENO,"File is transport now :\n", strlen("File is transport now :\n"));write(STDOUT_FILENO,"==========================================================================================\n",strlen("==========================================================================================\n"));if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ×tart) == -1)err_sys("clock_gettime error");cursize = 0; // 当前已经读取的大小index = 0; // 当前的点数while(read_len=recv(sockfd, strbuff, sizeof(strbuff), 0)){int i;if(read_len == -1)err_sys("read_error");cursize += read_len;for(i =0; i < (int)((double)cursize/fsize * 90)-index; i++)write(STDOUT_FILENO, "#", 1);index = (int)((double)cursize/fsize * 90);if(write(file_fd, strbuff, read_len) == -1)err_sys("send error");}if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &timeend) == -1)err_sys("clock_gettime error");printf("\nUsetime : %d:%d\n", timeend.tv_sec - timestart.tv_sec, timeend.tv_nsec-timestart.tv_nsec);close(sockfd);return 0;
}
服务器端
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <signal.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define LOGEFILE "./.saligia_ftp_log" // 日志文件
#define LOCKFILE "./.saligia_ftp_lock" // 文件互斥锁// 测试是否有相同的进程开启
void test_service(void);
// 开启守护进程
void daemon_set(int stdfd);
// 向客户端发送数据请求
void *serv_to_client(void *msg);
// 获取当地时间
void get_time(char *msg);
// 中止信号处理
void sigint_chose(int signo);void err_sys(const char *msg)
{char err_msg[128];memset(err_msg, 0, sizeof(err_msg));sprintf(err_msg, "%s:%s\t", msg, strerror(errno));get_time(err_msg);write(STDOUT_FILENO, err_msg, strlen(err_msg));exit(errno);
}
void err_que(const char *msg)
{char err_msg[128];memset(err_msg, 0, sizeof(err_msg));sprintf(err_msg, "%s\t", err_msg);get_time(err_msg);write(STDOUT_FILENO, err_msg, strlen(err_msg));exit(0);
}typedef struct{char file_name[128];int client_sock;
}CLIMSG, *PCLIMSG;int main(int argc, char *argv)
{int logfd;int service_fd;int epoll_fd;int epoll_len;int index;int sockopton;pthread_t pthclient;int clientaddrlen;int clientsockfd;char err_msg[128];char log_msg[128];char file_name[128];char ip_addr[INET_ADDRSTRLEN];struct sockaddr_in service_addr;struct sockaddr_in client_addr;struct epoll_event set_event;struct epoll_event listen_events[10];struct timespec nowtime;struct tm *showtime;struct stat filemsg;pthread_attr_t pthread_msg;//创建日至记录文件if((logfd = open(LOGEFILE, O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR)) == -1)err_sys("open error");daemon_set(logfd);// 创建服务器socketif((service_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1)err_sys("socket error");// 创建监听池来接受数据if((epoll_fd = epoll_create(10)) == -1)err_sys("epoll error");// 绑定套接字memset(&service_addr, 0, sizeof(service_addr));service_addr.sin_family = AF_INET;service_addr.sin_port = htons(8068);service_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;sockopton = 1;if(setsockopt(service_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &sockopton, sizeof(sockopton)) == -1)err_sys("setsockopt error");if(bind(service_fd, (struct sockaddr*)&service_addr, sizeof(service_addr)) == -1)err_sys("bind error");if(listen(service_fd, 10) == -1)err_sys("listen error");// 将 service 套接字加入监听池memset(&set_event, 0, sizeof(set_event));set_event.events = EPOLLIN|EPOLLOUT;set_event.data.fd = service_fd;if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, service_fd, &set_event) == -1)err_sys("epoll_ctl error");while(1){// 监听套接字事件if((epoll_len = epoll_wait(epoll_fd, listen_events, 10, 10000000)) == -1)err_sys("epoll_wait error");for(index=0; index<epoll_len; index++){//来自 LISTEN 套接字的事件if(listen_events[index].data.fd == service_fd){if(listen_events[index].events & EPOLLERR){memset(err_msg, 0, sizeof(err_msg));sprintf(err_msg,"listen_events error : %s\n", strerror(errno));if(write(STDOUT_FILENO, err_msg, strlen(err_msg)) == -1)err_sys("write error");}else if(listen_events[index].events & EPOLLIN){clientaddrlen=sizeof(client_addr);if((clientsockfd = accept(service_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &clientaddrlen)) == -1)err_sys("accept error");memset(log_msg, 0, sizeof(log_msg));sprintf(log_msg, "%-15s:%05d\t\t%-30s\t",inet_ntop(AF_INET, (void *)&client_addr.sin_addr.s_addr, ip_addr, INET_ADDRSTRLEN),ntohs(client_addr.sin_port), "client connect");get_time(log_msg);if(write(STDOUT_FILENO, log_msg, strlen(log_msg)) == -1)err_sys("write error");set_event.events = EPOLLIN | EPOLLERR;set_event.data.fd = clientsockfd;if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, clientsockfd, &set_event) == -1)err_sys("epoll_ctl error");}}else // 普通用户的连接请求{int clientfd = listen_events[index].data.fd;if(listen_events[index].events & EPOLLERR){memset(log_msg, 0, sizeof(log_msg));sprintf(log_msg, "client link error\t");get_time(log_msg);if(write(STDOUT_FILENO, log_msg, strlen(log_msg)) == -1)err_sys("write error");if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd , &listen_events[index]) == -1)err_sys("epoll_ctl error");close(clientfd);}else if(listen_events[index].events & EPOLLIN){memset(file_name, 0, sizeof(file_name));if(recv(clientfd, file_name, sizeof(file_name), 0) == -1)err_sys("recv error");// 记录用户请求文件信息clientaddrlen = sizeof(client_addr);if(getpeername(clientfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &clientaddrlen) == -1)err_sys("getpeername error");if(inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip_addr, INET_ADDRSTRLEN) == NULL)err_sys("inet_ntop error");memset(log_msg, 0, sizeof(log_msg));sprintf(log_msg, "%-15s:%05d\t\t%-30s\t",ip_addr, ntohs(client_addr.sin_port),file_name);get_time(log_msg);if(write(STDOUT_FILENO, log_msg, strlen(log_msg)) == -1)err_sys("write error");if(stat(file_name, &filemsg) == -1){if(errno = ENOENT){send(clientfd, "file is not exist", strlen("file is not exist"), 0);if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd , &listen_events[index]) == -1)err_sys("epoll_ctl error");close(clientfd);}elseerr_sys("stat error");}else if(access(file_name, R_OK) == -1){if(errno == EACCES){send(clientfd, "file read false", strlen("file read false"), 0);if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd , &listen_events[index]) == -1)err_sys("epoll_ctl error");close(clientfd);}elseerr_sys("access error");}else{char SND_MSG[128];memset(SND_MSG, 0, sizeof(SND_MSG));sprintf(SND_MSG, "file size : %d", filemsg.st_size);if(send(clientfd, SND_MSG, strlen(SND_MSG), 0) == -1)err_sys("send error");PCLIMSG climsg = (PCLIMSG)malloc(sizeof(CLIMSG));memset(climsg, 0, sizeof(CLIMSG));strcpy(climsg->file_name, file_name);climsg->client_sock=clientfd;if(pthread_attr_init(&pthread_msg) == -1)err_sys("pthread_attr_init error");if(pthread_attr_setdetachstate(&pthread_msg, PTHREAD_CREATE_DETACHED) == -1)err_sys("pthread_attr_setdetached error");if(pthread_create(&pthclient, &pthread_msg, serv_to_client, climsg) != 0)err_sys("pthread_create error");if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL,clientfd , &listen_events[index]) == -1)err_sys("epoll_ctl error");}}}}}return 0;
}
void test_service(void)
{int lockfd;struct flock lockmsg;if((lockfd = open(LOCKFILE, O_RDWR)) == -1)err_sys("file open error");memset(&lockmsg, 0, sizeof(lockmsg));lockmsg.l_type = F_WRLCK;lockmsg.l_whence = SEEK_SET;lockmsg.l_start = 0;lockmsg.l_len = 0;if(fcntl(lockfd, F_SETLK, &lockmsg) == -1){if(errno == EAGAIN)exit(0);elseerr_sys("fcntl F_SETLK error");}}
void daemon_set(int stdfd)
{int pid;int index;char log_msg[128];struct rlimit filerlimit;sigset_t sigblock;// 屏蔽终端字sigemptyset(&sigblock);sigaddset(&sigblock, SIGHUP);if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &sigblock, NULL) == -1)err_sys("sigprocmask error");// 关闭所有的以打开的文件描述符if(getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &filerlimit) == -1)err_sys("getrlimit error");for(index = 0; index < filerlimit.rlim_cur; index++)if(index != stdfd)close(index);// 重定义标准输入输出流if(fcntl(stdfd, F_DUPFD, 0) == -1)err_sys("fcntl error");if(fcntl(stdfd, F_DUPFD, 1) == -1)err_sys("fcntl error");if(fcntl(stdfd, F_DUPFD, 2) == -1)err_sys("fcntl error");if((pid = fork()) == -1)err_sys("fork error");if(pid != 0)exit(0);setsid();if((pid = fork()) == -1)err_sys("fork error");if(pid != 0)exit(0);test_service();memset(log_msg, 0, sizeof(log_msg));sprintf(log_msg, "service is opening\t");get_time(log_msg);if(write(STDOUT_FILENO, log_msg, strlen(log_msg)) == -1)err_sys("write error");
}
void *serv_to_client(void *msg)
{char msg_buf[128];char sysmsg[128];int req_fd;int read_len;int clientaddrlen;sigset_t sigmask;struct timespec starttime, endtime;PCLIMSG climsg = (PCLIMSG) msg;sigemptyset(&sigmask);sigaddset(&sigmask, SIGPIPE);if(pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &sigmask, NULL) != 0)err_sys("pthread_sigprocmask error");if((req_fd = open(climsg->file_name, O_RDONLY)) == -1)err_sys("open error");if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &starttime) == -1)err_sys("clock_gettime error");while(read_len = read(req_fd, msg_buf, sizeof(msg_buf))){if(read_len == -1)err_sys("read error");if(send(climsg->client_sock, msg_buf, read_len, 0) == -1)break;}if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &endtime) == -1)err_sys("clock_gettime error");memset(sysmsg, 0, sizeof(sysmsg));if(read_len == 0)sprintf(sysmsg, "%-40s\t file transport success :\t\t %d:%d\n",climsg->file_name, endtime.tv_sec-starttime.tv_sec, endtime.tv_nsec-starttime.tv_nsec);elsesprintf(sysmsg, "%-40s\t file transport false :\t\t %d:%d\n",climsg->file_name, endtime.tv_sec-starttime.tv_sec, endtime.tv_nsec-starttime.tv_nsec);write(STDOUT_FILENO, sysmsg, strlen(sysmsg));close(req_fd);close(climsg->client_sock);free(climsg);return NULL;
}void get_time(char *msg)
{struct timespec timenow;struct tm *showtime;char *p;if(msg == NULL)err_que("time buff is null");p = msg + strlen(msg);if(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &timenow) == -1)err_sys("clock_gettime error");if((showtime = localtime(&timenow.tv_sec)) == NULL)err_que("localtime error");sprintf(p, "%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n", showtime->tm_mon+1, showtime->tm_mday,showtime->tm_hour, showtime->tm_min, showtime->tm_sec);
}
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