Linux C/C++网络编程实战-陈硕-笔记7-TCP自连接

TCP 自连接

• tcp连接两段使用了同一端口进行连接，而tcp并没有报错并且连接成功。即localhost:x --> localhost:x
• 只存在于 tcp 本地通信，而且客户端先于服务端启动

代码：

https://github.com/Anita-Mul/recipes/blob/master/python/self-connect.py

#!/usr/bin/python

import errno
import socket
import sys
import time

if len(sys.argv) < 2:
    print "Usage: %s port" % sys.argv[0]
    print "port should in net.ipv4.ip_local_port_range"
else:
    port = int(sys.argv[1])	# 命令行输入端口号
    for i in range(65536):
        try:
            sock = socket.create_connection(('localhost', port)) # 尝试对端口号发起连接
            print "connected", sock.getsockname(), sock.getpeername() # 连接成功，打印本机地址和对端地址
            time.sleep(60*60)	# 休眠一小时
        except socket.error, e:
            if e.errno != errno.ECONNREFUSED:
                break

测试

• 查看本机有哪些端口正在监听

   netstat -ltnp
  

• 选择一个正在监听的端口，启动程序

  python self-connect.py 22
  

• 查看本机端口号的范围【ip_local_port_range】

  sysctl -A |grep range
  

• 选择一个不在监听的端口，启动程序
  发现也会启动成功

  python self-connect.py 31000
  # 查看 31000 端口占用情况，发现只有自连接的情况出现
  netstat -tpn|grep 31000
  

原因

• tcp在发起连接时，会从 ip_local_port_range 中选取一个临时端口号，选定端口号后再向服务器的端口发送请求。如果指定端口在侦听，那么这个随机端口就不会选取到这个端口（连接到22端口，不会发生自连接），如果指定端口没有在侦听，那么就有可能发生自连接。
• 客户端不断地尝试连接 31000 端口，每次都会随机分配一个临时端口（临时端口分配规则是，给上一次分配的端口号+1）。在多次尝试后，会出现分配的临时端口和目的端口一样，此时就会出现自连接情况了

  • 客户端在选取了一个临时端口 x 后，该端口就被加入内核中，客户端在发送syn报文到31000端口（x to 31000），但因为 31000 没有在监听，因此 连接失败 。

  • 在此尝试连接，重新选取临时端口号 x + 1 ，再次尝试连接 … 失败。

  • 第n次尝试时，选取的临时端口号刚好是 31000 端口，然后向 31000 端口发起syn报文，此时在内核中检测到了刚加入的端口，然后连接成功。

解决方法

• 在连接成功后检测一下是否为自连接，如果是自连接断开即可

  // 检测是否为自连接：判断本机地址是否等于对端地址
  bool isSelfConnection(const Socket& sock)
  {
    return sock.getLocalAddr() == sock.getPeerAddr();
  }
  
  // 连接的处理：是自连接则断开连接
  TcpStreamPtr TcpStream::connectInternal(const InetAddress& serverAddr, const InetAddress* localAddr)
  {
    TcpStreamPtr stream;
    Socket sock(Socket::createTCP());
    if (localAddr)
    {
      sock.bindOrDie(*localAddr);
    }
    if (sock.connect(serverAddr) == 0 && !isSelfConnection(sock)) // 连接成功 且 不是自连接
    {
      // FIXME: do poll(POLLOUT) to check errors
      stream.reset(new TcpStream(std::move(sock))); // 设置stream，将连接移动到strean中
    }
    return stream;  // 如果不设置stream等于放弃sock的连接（sock出作用域后会自动释放，连接自动断开）
  }