几种TCP连接中出现RST的情况

原创
2013/05/04 11:40
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应该没有人会质疑,现在是一个网络时代了。应该不少程序员在编程中需要考虑多机、局域网、广域网的各种问题。所以网络知识也是避免不了学习的。而且笔者一直觉得TCP/IP网络知识在一个程序员知识体系中必需占有一席之地的。

在TCP协议中RST表示复位,用来异常的关闭连接,在TCP的设计中它是不可或缺的。发送RST包关闭连接时,不必等缓冲区的包都发出去,直接就丢弃缓存区的包发送RST包。而接收端收到RST包后,也不必发送ACK包来确认。

其实在网络编程过程中,各种RST错误其实是比较难排查和找到原因的。下面我列出几种会出现RST的情况。

1 端口未打开

服务器程序端口未打开而客户端来连接。这种情况是最为常见和好理解的一种了。去telnet一个未打开的TCP的端口可能会出现这种错误。这个和操作系统的实现有关。在某些情况下,操作系统也会完全不理会这些发到未打开端口请求。

比如在下面这种情况下,主机241向主机114发送一个SYN请求,表示想要连接主机114的40000端口,但是主机114上根本没有打开40000这个端口,于是就向主机241发送了一个RST。这种情况很常见。特别是服务器程序core dump之后重启之前连续出现RST的情况会经常发生。

当然在某些操作系统的主机上,未必是这样的表现。比如向一台WINDOWS7的主机发送一个连接不存在的端口的请求,这台主机就不会回应。

2 请求超时

曾经遇到过这样一个情况:一个客户端连接服务器,connect返回-1并且error=EINPROGRESS。 直接telnet发现网络连接没有问题。ping没有出现丢包。用抓包工具查看,客户端是在收到服务器发出的SYN之后就莫名其妙的发送了RST。

比如像下面这样:

有89、27两台主机。主机89向主机27发送了一个SYN,表示希望连接8888端口,主机27回应了主机89一个SYN表示可以连接。但是主机27却很不友好,莫名其妙的发送了一个RST表示我不想连接你了。

后来经过排查发现,在主机89上的程序在建立了socket之后,用setsockopt的SO_RCVTIMEO选项设置了recv的超时时间为100ms。而我们看上面的抓包结果表示,从主机89发出SYN到接收SYN的时间多达110ms。(从15:01:27.799961到15:01:27.961886, 小数点之后的单位是微秒)。因此主机89上的程序认为接收超时,所以发送了RST拒绝进一步发送数据。

3 提前关闭

关于TCP,我想我们在教科书里都读到过一句话,'TCP是一种可靠的连接'。 而这可靠有这样一种含义,那就是操作系统接收到的来自TCP连接中的每一个字节,我都会让应用程序接收到。如果应用程序不接收怎么办?你猜对了,RST。

看两段程序:


//server.c

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int listen_fd, real_fd;  
    struct sockaddr_in listen_addr, client_addr;  
    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);  
    listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if(listen_fd == -1)  
    {  
        perror("socket failed   ");  
        return -1;  
    }  
    bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr));  
    listen_addr.sin_family = AF_INET;  
    listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
    listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);  
    bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len);  
    listen(listen_fd, WAIT_COUNT);  
    while(1)  
    {  
        real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);  
        if(real_fd == -1)  
        {  
            perror("accpet fail  ");  
            return -1;  
        }  
        if(fork() == 0)  
        {  
            close(listen_fd);  
            char pcContent[4096];
            read(real_fd,pcContent,4096);
            close(real_fd);  
            exit(0);              
        }  
        close(real_fd);  
    }     
    return 0;  
}
这一段是server的最简单的代码。逻辑很简单,监听一个TCP端口然后当有客户端来连接的时候fork一个子进程来处理。注意看的是这一段fork里面的处理:



char pcContent[4096];
read(real_fd,pcContent,4096);
close(real_fd);
每次只是读socket的前4096个字节,然后就关闭掉连接。


然后再看一下client的代码:


//client.c
int main(int argc, char** argv)  
{  
    int send_sk;  
    struct sockaddr_in s_addr;  
    socklen_t len = sizeof(s_addr);  
    send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if(send_sk == -1)  
    {  
        perror("socket failed  ");  
        return -1;  
    }  
    bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));  
    s_addr.sin_family = AF_INET;  

    inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr);  
    s_addr.sin_port = htons(SER_PORT);  
    if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1)  
    {  
        perror("connect fail  ");  
        return -1;  
    }  
    char pcContent[5000]={0};
    write(send_sk,pcContent,5000);
    sleep(1);
    close(send_sk);
}
这段代码更简单,就是打开一个socket然后连接一个服务器并发送5000个字节。刚才我们看服务器的代码,每次只接收4096个字节,那么就是说客户端发送的剩下的4个字节服务端的应用程序没有接收到,服务器端的socket就被关闭掉,这种情况下会发生什么状况呢,还是抓包看一看。


前三行就是TCP的3次握手,从第四行开始看,客户端的49660端口向服务器的9877端口发送了5000个字节的数据,然后服务器端发送了一个ACK进行了确认,紧接着服务器向客户端发送了一个RST断开了连接。和我们的预期一致。

4 在一个已关闭的socket上收到数据

如果某个socket已经关闭,但依然收到数据也会产生RST。

代码如下:

客户端:

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int send_sk;  
    struct sockaddr_in s_addr;  
    socklen_t len = sizeof(s_addr);  
    send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if(send_sk == -1)  
    {  
        perror("socket failed  ");  
        return -1;  
    }  
    bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));  
    s_addr.sin_family = AF_INET;  

    inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr);  
    s_addr.sin_port = htons(SER_PORT);  
    if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1)  
    {  
        perror("connect fail  ");  
        return -1;  
    }  
    char pcContent[4096]={0};
    write(send_sk,pcContent,4096);
    sleep(1);
    write(send_sk,pcContent,4096);
    close(send_sk);
} 
服务端:

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int listen_fd, real_fd;  
    struct sockaddr_in listen_addr, client_addr;  
    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);  
    listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if(listen_fd == -1)  
    {  
        perror("socket failed   ");  
        return -1;  
    }  
    bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr));  
    listen_addr.sin_family = AF_INET;  
    listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
    listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);  
    bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len);  
    listen(listen_fd, WAIT_COUNT);  
    while(1)  
    {  
        real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);  
        if(real_fd == -1)  
        {  
            perror("accpet fail  ");  
            return -1;  
        }  
        if(fork() == 0)  
        {  
            close(listen_fd);  
            char pcContent[4096];
            read(real_fd,pcContent,4096);
            close(real_fd);  
            exit(0);              
        }  
        close(real_fd);  
    }     
    return 0;  
} 
客户端在服务端已经关闭掉socket之后,仍然在发送数据。这时服务端会产生RST。

总结

总结,本文讲了几种TCP连接中出现RST的情况。实际上肯定还有无数种的RST发生,我以后会慢慢收集把更多的例子加入这篇文章。

参考文献:

1 从TCP协议的原理来谈谈RST攻击 http://russelltao.iteye.com/blog/1405349

2 TCP客户-服务器程序例子http://blog.csdn.net/youkuxiaobin/article/details/6917880
 

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引用来自“哈喽楷体”的评论

第四点我有疑问,服务器发送fin后,本来就是可以继续接受客户端的数据的。

引用来自“novohust”的评论

需要搞清close和shutdown的区别,虽然二者都是发送FIN,但前者的语义是关闭读和写,后者仅关闭写(所以是半关闭);向前者继续发送数据将得到RST,因为close意味着“不愿意再收到数据了”,后者是可以正常读的。
为什么我把第四个程序运行后,客户端的write一直返回4096,并不是一个0或者-1呢?
2017/06/08 19:04
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还有一种情况,楼主没说道,当服务端一直zero window的时候,客户端也会发送RST
2017/02/21 14:42
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出现这个问题最主要的原因是gfw
2016/12/13 13:40
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引用来自“哈喽楷体”的评论

第四点我有疑问,服务器发送fin后,本来就是可以继续接受客户端的数据的。
需要搞清close和shutdown的区别,虽然二者都是发送FIN,但前者的语义是关闭读和写,后者仅关闭写(所以是半关闭);向前者继续发送数据将得到RST,因为close意味着“不愿意再收到数据了”,后者是可以正常读的。
2014/05/27 17:12
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引用来自“小树成长”的评论

你好,我对第三点有点小小疑问哇。我觉得关闭操作是发送fin包还是rst包,应该不是单单根据缓冲区有无数据决定的哦。应该还和socket的一些其他设置有关哦?
SO_LINGER可以设置close()发送RST还是FIN断开连接。
2014/05/27 17:05
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第四点我有疑问,服务器发送fin后,本来就是可以继续接受客户端的数据的。
2014/05/09 06:45
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你好,我对第三点有点小小疑问哇。我觉得关闭操作是发送fin包还是rst包,应该不是单单根据缓冲区有无数据决定的哦。应该还和socket的一些其他设置有关哦?
2014/03/03 16:27
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