TCP/IP状态机的minix讲解

最新推荐文章于 2025-12-31 14:52:56 发布

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本文详细解析了TCP协议的各种状态及其转换过程，包括CLOSED、CLOSING、FIN_WAIT_1等状态的处理流程，深入探讨了TCP连接建立与断开过程中各状态的作用及相互之间的转换。

一年前的东西了。。。找个地方放起来。。

CLOSED 状态:

TCB 已经分配但还没有开始使用。--> 没有完成主动打开
被动打开

结果是任何输入报文段都会生成一个TCP复位(RST)报文

/*
----------------------------------------------
 tcpclosed  do CLODED state processing
----------------------------------------------
*/
int tcpclosed( ptcb, pep)
struct tcb *ptcb;
struct ep  *pep;
{
  tcprest(pep);
  return SYSERR; 
}
----------------------------------------------------

关闭后延迟计时

数据报可能会重复，延迟或失序传送。
TCP允许应用程序重复使用Port。

1 一个丢失的确认会导致发生 RST,并使发送方
误以为它的最后分组未发送
2 如果TCP允许在连接结束后立刻重新使用这些端口号

那么上次连接中生成的一个 FIN请求副本
可能导致使用相同端口号的下一次连接也被终止

为了防止复制的报文段干扰下一个连接,
TCP并不会在关闭连接后立刻TCB 。

协议标准规定TCP在删除一个连接的记录前，应该等待最大
报文寿命的2x 时间

/*
--------------------------------------------------
 tcpwait schedule a DELETE event for 2MSL from now
--------------------------------------------------
*/
int tcptimewait( ptcb, pep)
{
  struct ip *pip = (struct ip*)pep -> ep_data;
  stuct  tcp *ptcp = (struct tcp *)pip -> ip_data;
  if(ptcp ->tcp_code & TCPF_RST)             
   
   //如果收到RST 报文则另一端必定重新初始化 因此释放该TCB
    return tcbdealloc( ptcb);
  if(ptcp -> tcp_code & TCP_SYN)
  {
   //防止延迟了的 SYN 请求再次建立连接
   //在 SYN报文段到达时也发送RST
    tcpreset( pep);
    return tcbdealloc( ptcb);
   }
   //任何其他的报文到达，意味着某个确认被丢失
   //TCP以正常的方式响应该报文段
   tcpacked( ptcb,pep );
   //处理该报文段中携带的数据
   tcpdate( ptcb, pep );
   //取消旧的删除事件，安排新的的删除事件 -------> TCP在每个
                           // 非SYN报文段之后都会重启TCP删除超时定时器
   tcpwait( ptcb);                //如果对方总是发，则我方机器上资源被无限期站占有
   return OK
   
}

---------------------------------------------------------------------

CLOSING 状态处理

TCP在接受到
对自己的FIN 所响应的（FIN报文）之后进入CLOSING状态
双方都同意关闭，且TCP进入CLOSING状态,

等待对方返送对其(FIN的ACK)

/*
 *-------------------------------------------------
 * tcpclosing  do CLOSING state input processing
 *-------------------------------------------------
 */
 int tcpclosing( ptcb,pep)
 struct tcb *ptcb;
 struct ep  *pep;
 {
   struct ip *pip = (struct ip*)pep ->ep_data;
   struct  tcp *ptcp = (struct tcp*) pip ->ip_data;
   //如果收到一个RESET报文，它将释放TCB, 
   if( ptcb ->tcp_code &TCPF_RST )
    return tcbdealloc( ptcb );
   //如果收到一个SYN请求 tcpclosing会通过
    //发送一个RST报文并释放 TCP做响应
   if( ptcb -> tcp_code &TCPF_SYN )
   {
     tcpreset(pep);
     return tcbdealloc( ptcb);
   }
   //对于其他的报文段 tcpclosing会调用tcpacked来处理确认
   tcpacked( ptcb , pep);
   //确认该FIN报文段到达后，tcpacked 将其至0
   // 导致TIME_WAIT状态的变迁
   if(( ptcb ->tcb_code & TCPF_FIN) == 0 )
   {
    ptcb -> tcb_state = TCPS_TIMEWAIT;
    signal ( ptcb ->tcb_ocsem );/* wake closer */
    tcpwait( ptcb);
   }
   return OK; 
  }

---------------------------------------------------------------------

FIN_WAIT_2状态处理

发送一方发生FIN之后,另外一方会立刻对其确认
并延迟第二个 FIN的时间.

/*
 *-------------------------------------------------
 * tcpfin2 -- do FIN_WAIT_2 state input processing
 *-------------------------------------------------
 */
 int  tcpfin2( ptcb ,pep)
 struct tcb *ptcb;
 struct ep *pep;
 {
   struct ip *pip = (struct ip*)pep ->ep_data;
   struct  tcp *ptcp = (struct tcp*) pip ->ip_data;
   //如果收到一个RST报文，则调用tcpabort 来终止连接并释放TCB
   if( ptcp -> tcp_code & TCPF_RST )
    return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET);
   //SYN 响应一个 RST
   if( ptc -> tcp_code & TCPF_SYN)
   {
     tcprest(pep);
     return tcpabort( ptcp ,TCPE_RESET);
   }
   /*系统错误*/
   if( tcpacked( ptcb ,pep) == SYSERR);
     return OK;
   //如果对方在报文段中携带的数据或一个FIN ==>确认
   //状态机规定 TCP应该收到一个FIN时,变迁到TIME_WAIT状态
   //但 TCP并不仅仅因为收到一个FIN比特的数据段，就会做出上述变迁
   //事实上为了正确处理不按顺序到达的数据，它要等到整个数据序列(包括FIN)
   //全部接受，并加以全部确认后   ----> TCBF_RDONE                  
   //如果执行主动关闭的应用层将进行全关闭，而不是半关闭，来说明他还想接受数据
   //就设置一个定时器  10分75s
   tcpdata( ptcb ,pep);
   if( ptcb -> tcb_flags & TCBF_RDONE) //事实上以TCBF_RDONE 
   {
     ptcb ->tcb_state = TCPS_TIMEWAIT;
     tcpwait( ptcb); //删除定时器事件
   }
  }
  
  ---------------------------------------------------------------------

   FIN_WAIT_1 状态处理

  当用户发起一个"关闭" TCP 就进入 FIN_WAIT_1 状态 ,并导致FIN 发送 FIN
  对方对该FIN响应一个ACK, 或发送自己的FIN or both
  如果只有一个FIN到达则说明对方开始释放连接，因此TCP用ACK响应 CLOSING
  如果只有一个ACK到达则TCP进入 FIN_WAIT_2 状态,并等待FIN到达
  如果both ,则进入TIME_WAIT状态

CLOSE_WAIT 状态

在应用程序关闭之前，有一个FIN到达，则TCP进入CLOSE_WAIT状态
利用文件结尾标志来通知应用程序，说明对方已经释放连接
LAST_ACK之前等待应用程序发起关闭操作

/*
 *-------------------------------------------------
 * tcpclosewait do CLOSE_WAIT state input processing
 *-------------------------------------------------
 */
int tcpclosewait( ptcb ,pep )
 struct tcb *ptcb;
 struct ep *pep;
 {
   struct ip *pip = (struct ip*)pep ->ep_data;
   struct  tcp *ptcp = (struct tcp*) pip ->ip_data;
   
   if( ptcb -> tcp_code & TCPF_RST)
    TcpEstabResets ++;
    TcpCurrEstab --;
    return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET);
   if( ptcb -> tcb_code & TCPF_SYN )
   {
    TcpEstabResets++;
    TcpCurrEstab --;
    tcpreset( pep);
    return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET); 
   }
   //处理确认报文，并调用tcpswindow 来更新发送窗口大小
   tcpacked( ptcb ,pep);
   tcpswindow( ptcb ,pep);
}
  

------------------------------------------------------------------------------

LASK_ACK 状态

应用程序发起"关闭"操作后，TCP从CLOSE_WAIT状态变迁到LASK_ACK状态
在此期间，TCP会安排一个带发送的FIN报文，
并进入LASK_ACK状态等待确认,
FIN将在发送完所有剩余数据后发送，如果接收方关闭了自己的窗口
这些数据可能被延迟，
一旦TCP发送了FIN，它将继续为重发时间定时,如果在正常的重发时间内没有ACK到达
则将重发

/*
 *-------------------------------------------------
 * tcplastack do LAST_ACK state input processing
 *-------------------------------------------------
 */
 int Tcplaskack( ptcb,pcp)
 struct tcb *ptcb;
 struct ep *pep;
 {
   struct ip *pip = (struct ip *)pep -> ep_data;
   struct tcp *ptcp = (struct tcp *) pip -> ip_data;
   
   if( ptcp -> tcp_code &TCPF_RST)
    return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET);
   if( ptcp -> tcp_code &TCPF_SYN)
   {
    tcpreset( pep);
    return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET); 
   }
   tcpacked( ptcb, pep);
   //一旦外发的FIN被确认后，应用程序能够完成他们的"关闭"操作
   if( (ptcb -> tcb_code & TCPF_FIN) == 0)
     signal( ptcb -> tcb_ocsem );
    return OK;
 }
 
------------------------------------------------------------------------------

ESTABLISHED 状态处理

 /*
 *-----------------------------------------------------
 * tcpestablished do ESTABLISHED state input processing
 *-----------------------------------------------------
 */
 int tcpestablished( ptcb ,pep)
 struct tcb *ptcb;
 struct ep *pep;
 {
   struct ip *pip = (struct ip*)pep -> ep_data;
   struct tcp *ptcp = (struct tcp *)pip -> ip_data;
   //对方已经重启，并且丢失了这条连接的信息
   //立刻终止连接
   if( ptcp -> tcp_code & TCPF_RST)
   {
     TcpEstabResets ++;
     TcpCurrFstab --;
     return tcpabort( ptcb, TCPE_RESET);
   }
   //如果SYN tcpestablished 发送一个RST 并终止连接
   if( ptcp -> tcp_code & TCPF_SYN)
   {
     TcpEstabResets ++;
     TcpCurrEstab --;
     tcpreset( pep);
     return tcpabort( ptcb ,TCPE_RESET); 
   }
   if( tcpacked( ptcb ,pep) == SYSERR)
    return OK;
   tcpdata( ptcb ,pep);
   //如果该报文段中有一个新窗口通告，则调用tcpswindow
   //更新窗口大小
   tcpswindow( ptcb ,pep);
   //如果一个FIN到达且之前的所有数据也被接收
   //tcpdata的调用将把TCB标志字段中的TCBF_RDONE = 1
   //下面一行根据此 ---> CLOSE_WAIT
   if( ptcb -> tcb_flag* TCBF_RDONE)
    ptcb -> tcb_state = TCPS_CLOISEWAIT;
   return OK;
  
  }