TCP協(xié)議實驗可編輯范本

網絡課第四次上機實驗報告————－—TCP協(xié)議實驗實驗內容實驗內容主要包括:設計保存TCP連接相關信息的數據結構(TCB);TＣP協(xié)議的接收處理和封裝發(fā)送;TCP協(xié)議提供的Soｃket函數接口。實驗過程設計保存TCP連接相關信息的數據結構（TCB）用數據結構TCB為每一個TCP連接維護sｏｃketfd，srcAｄdｒ，ｄstAddr，sｒｃPoｒt，ｄstPort，seq，ack,windｏwSize，ｓtaｔe這些狀態(tài)信息.以鏈表形式組織多個連接，ｎeｘtTｃｂ指向下一個連接的數據結構。ＴCP分組接收函數ｓtｕｄ_tcp_inｐut()首先,檢查校驗和;然后通過字節(jié)序轉換獲取相應的信息,檢查序列號。如果序列號不正確,則調用tcp_DｉsｃaｒdＰkt；最后將報文交由輸入有限狀態(tài)機處理,有限狀態(tài)機對報文進行處理，轉換狀態(tài)。根據當前的狀態(tài)并調用ｓtｕd_ｔcp＿ｏutｐut函數完成tcｐ建連、數據傳遞時返回ACK、tcp斷連等工作TＣP分組發(fā)送函數stud＿tcp_output()判斷需要發(fā)送的報文類型,根據報的類型對包中的相應字段進行設置，判斷是否可以發(fā)送(發(fā)送窗口不為0）。構造TCＰ數據報文并發(fā)送。填寫TCP報文各字段的內容和數據，轉換字節(jié)序，計算校驗和，然后調用發(fā)送流程的下層接口函數seｎdIpPkt（）發(fā)送.stｕd_tｃｐ＿soｃket()函數分配相應的ｓocketfd并且新建TＣB表項，并對成員變量進行初始化stuｄ_tcｐ_connecｔ（)函數設定目的ＩＰv４地址和端口,源IPv4地址和端口;初始化TCB結構中的相關變量;設定TCB中的輸入狀態(tài)為SYN－SENＴ，及其它相關變量,準備發(fā)送SＹN報文;調用發(fā)送流程的下層接口函數ｓｔuｄ_tｃｐ＿ｏutpuｔ()發(fā)送SＹＮ報文(發(fā)送類型為ＰACKET＿TYPE_SYＮ);等待“三次握手"完成后返回,建立連接成功；或者出錯返回。stuｄ_tcp_seｎd（)函數判斷是否處于ESTＡＢLISHEＤ狀態(tài);將應用層協(xié)議的數據拷貝到TCＢ的輸入緩沖區(qū);調用stud_tcp_outpｕt()發(fā)送TCP的數據報文（發(fā)送類型為PACKET_TYPＥ_DAＴA）;同時等待AＣK以實現(xiàn)停等式協(xié)議ｓtud_tｃp＿recｖ(）函數判斷是否處于ESTAＢLＩSHED狀態(tài);從TCB的輸入緩沖區(qū)讀出數據;將數據交給應用層協(xié)議。ｓtｕｄ_tｃp_ｃloｓe（）函數在正常情況下(ESTABＬISHＥD狀態(tài))，進行相應狀態(tài)轉換,非正常情況下（ＳYＮ-SＥNＴ狀態(tài)），直接刪除TCB結構后退出；調用發(fā)送流程下層接口函數ｓtud_tｃp_ｏutput（)發(fā)送FＩN報文(發(fā)送類型為PＡCKET_TYPE＿ＦIN)；等待回應的ACＫ報文，收到后成功返回,或者出錯返回;刪除相應的TCB表項．實驗總結通過本次實驗，加深了對TCP協(xié)議的原理和設計實現(xiàn)的機制的了解,對ＴCＰ協(xié)議有了更具體的認識，對概論課的學習有很大的幫助！附:上機代碼（注釋）#iｎclude”sysIncludｅ．h＂exｔerｎvｏｉｄtcp＿DiscａｒdPkt（char*pＢuffer,ｉｎttype);ｅxtｅｒnvoiｄtcp_ｓｅｎdRepｏrt(inｔtype）;externvｏidtcp＿seｎdＩpPkt(unsignedcｈar*pＤaｔa,UINＴ16len，ｕｎsiｇnｅdｉntsｒcAddｒ，ｕnｓignedintｄstAddr,UIＮT８ ttl)；externintｗaｉtＩpＰａcket(chaｒ*pBｕffer,inｔtimeｏut）;exterｎｕnsigｎedｉntgetIｐv4Addresｓ（)；extｅrnunsigｎedinｔgeｔSｅrｖｅrＩｐv４Ａｄdreｓs()；＃ｄefineＢＵFＦER_SIZE１０2４＃defiｎeTIMEOUT5enumstatus{CLOＳEＤ,SＹN_SＥNT,ESTAＢLＩSＨED,FIN＿WAIT_1,FIN_WAIT_2，TＩME_WAIT｝；//狀態(tài)intgSrcＰort=2007；intgDsｔＰort=２0０６；inｔgSｅqNｕm=1;intｇAckＮum=0;strｕctTCB{ intsoｃkｅｔfd; ＵIＮT３2srｃAddr；?UINＴ３２dstAｄｄr； UINＴ16sｒcPort；?UINT１６dstPｏｒｔ; UINT32seｑ； UＩNT３2ack；?UINT16ｗindｏwSiｚe； ＵIＮT8state;?ＴCB*nｅｘtＴcb;?TCB（)｛//用于ＴCP報文接收發(fā)送流程?socｋetfｄ=０; ｓrcＡdｄｒ=ｇｅtＩpv4Addreｓs(）;?dstAddr=gｅtSeｒｖerIpv４Aｄdress()； srcPｏrｔ＝gSrcPoｒt;?dstＰｏrt=gDstＰorｔ; ｓeq=gSeqNum；?acｋ=gAｃｋNum；?wiｎdoｗＳｉｚe=1; sｔate=CLOＳED； ｎextTcb＝ＮＵLL;?｝?TCB(inｔfd)｛//用于客戶端soｃket函數的構建函數 sｏckｅｔｆd=ｆd;?sｅq=gSeｑＮum; ａck=gAckNｕｍ;?ｗiｎdｏｗＳize=1;?ｓtaｔe＝CＬＯSED;?nextＴcb=NULL； ｝｝;UINT１６CalcCheckｓum（chaｒ*pBｕffｅr,intlｅn，UINT32srｃＡddr,UINT32ｄstAddｒ){ inｔtｃp＿leｎ=len+１2;?ＵＩＮＴ32ｃｈecｋＳｕm=0；?if（tcｐ＿len&0ｘ1＝=1)tcｐ_len+=１;?char*buｆｆer=nｅｗcｈar［tcｐ_len］; memseｔ(bｕｆfeｒ,0,tcp＿len）； memcpy(buffer＋12,pＢｕffer,ｌen);?＊((UＩNT３2＊）ｂuｆfer)＝hｔonｌ（ｓrcAｄｄr);?＊（(ＵINT32*）(buffer+4)）=htoｎl（dsｔＡddr);?buffer[9]=6; //傳輸層協(xié)議號?＊(（UIＮT１6*)（buｆfer+10)）=htoｎs（len)； fｏr（inti=0；i〈ｔcp_ｌen;i+=2){?ｃｈeckSum＋＝*（(ＵINT16*)(ｂuffeｒ+i）)； ｝?checkＳum=（cheｃkSum＆0ｘFFFF)+(cheｃkSum〉＞1６); cheｃｋＳｕm=~cheｃkＳuｍ; ｒetｕrnchｅckＳum；}TCＢ*tcbＬinkＴable=ＮULL；／/TCＢ鏈表／*通過兩端的IP地址和端口號尋找TCB表項*/TＣＢ*findＴＣB（UＩNＴ32ｓrcＡddr，UINＴ１6srcPｏrt,UINＴ３2dstAddr，ＵIＮT16dstPｏrｔ)｛ TCB*tｃb=tcｂLinkＴaｂlｅ; ｗhile(tcb!＝ＮＵLL){ if((tｃｂ—>ｓｒｃAddr==ｓrcAdｄr)＆&(ｔcb—〉srcＰort==srcPｏｒt）＆&(tcb—＞dstAｄｄr==dstAddr)&&(tcb—＞ｄstPｏrt==ｄsｔＰorｔ)) rｅｔurntｃb; tcb=tｃb-〉nextＴｃb;?} ｒeturnＮULL;}intstud_tcp＿inpｕｔ(char*ｐB(yǎng)uffer,unsignｅｄshｏrtlen，unsiｇnedintsrcAｄdｒ,ｕnsiｇnediｎtdstAｄｄr）｛ /＊檢查校驗和*/?iｆ(CalcＣhｅｃkｓum(pBｕｆｆｅr,len，ntｏhl(srcＡddr),ntohl(dstAdｄr）)?。?） retuｒn—1；?UＩNT16sｒｃＰorｔ=ｎtoｈs(*(UINT16*)ｐB(yǎng)ｕffer)；?UＩNT16dstPort=ntohs(＊(ＵIＮT1６*）（ｐB(yǎng)ｕｆfｅr+２））；?UＩＮＴ３2seｑ=ntｏhｌ（*（（UINT32＊)(pＢuffer+4))); UINT32aｃｋ＝ｎtohl（＊(（UIＮT３2*）(ｐB(yǎng)ufｆｅｒ+8））)；?UINＴ8flags=(ｐＢuｆｆer[１３］&0x１3）;?ＴCＢ＊tｃb=findＴCB(ｎtohl（dsｔAddｒ),dstＰort,ntohｌ(srcAddｒ），srｃＰort）;?if（ｔcb=＝ＮULL){?ｒｅtｕrｎ-1;?｝?ｉｆ(aｃｋ!=tcb—〉seｑ+1){ tcp_DiscardPｋｔ(ｐB(yǎng)uffer,SＴUD_TCP_TEＳT_SＥQNO＿ERROR); reｔurｎ—１;?}?/*有限狀態(tài)機轉換＊/?if(（tcｂ—＞ｓtａt(yī)e=＝ＳYN_SENＴ)&&(ｆlags==0ｘ１２）)｛ ｔｃb—＞seq=ack;?tcb－>aｃk=sｅｑ+１;?ｓtuｄ_ｔｃp＿oｕtput(ＮULL,０,PACKET_ＴYＰE＿AＣK，tcｂ—>srcPort,tｃb—>ｄsｔPoｒt，tcｂ—〉srcAdｄr,tcb—〉ｄstAddｒ)；?tcb—〉staｔe=ESTABLIＳHEＤ；?}elｓeiｆ（(ｔcｂ->state=＝FIN_WAIT_１）＆＆(flaｇs==０x１0)）{?tcb—>state=FIN_WAIＴ＿2； ｝elｓeiｆ(（tcｂ-＞ｓtaｔe==FＩN_WＡＩT_2）＆&(flａgs==０ｘ11))｛?ｔcｂ—〉ack＝ｓeq+1； ｔcｂ-〉seq=aｃk；?tcb－>state=TIＭＥ＿WＡＩT；?stｕd_ｔｃp_oｕtput(NULL，0,ＰAＣKEＴ_TYPE_ＡCK,tｃｂ—〉srcPｏｒt，ｔcb—>dsｔPorｔ,ｔcｂ—>srcＡｄｄr,tcb-〉dｓtAddr）；?ｔｃｂ-〉sｔaｔｅ=ＣLOSED；?}?ｒetｕrn0；}voｉdsｔｕd_tｃp_oｕtput(chａr*pDａt(yī)ａ，ｕnsｉgnedshoｒｔlen,uｎsｉgneｄcharflag，unｓｉgneｄshorｔsｒcPｏrt,uｎｓignｅdshortdstPｏrt,unsignｅdintsrcAddr,uｎsｉｇnediｎｔｄsｔAdｄr）{ ＴCB*tcb=fiｎdＴCB(srｃAddｒ,srcPorｔ，dstＡddr，dsｔＰｏrｔ);／/尋找TCB項?if(tcbＬinｋTable==NＵLL）/／用于TCＰ報文接收發(fā)送流程｛?ｔcb＝newTCB(); ｔcｂLiｎkTaｂle=tcb； } ｉf(tｃb==NUＬＬ|｜tcｂ->wｉｎdowＳizｅ＝=0）ｒeturｎ; /*構造新的發(fā)送報文*/?unsignedchar＊ｐacket=ｎｅｗｕnsiｇｎｅｄｃｈar[len+20］; memseｔ(ｐacket，０,len+２０）;?ｍeｍcpy（packｅt+20，ｐDaｔa,len);?＊(UINT16＊)（pａckｅｔ)=hｔoｎｓ(tcｂ-＞ｓrcPort);?*(ＵINT16*）(paｃkｅt+2）=hｔｏns(ｔcb－〉dstPort)；?*(UINT３2*)（packｅt+4)＝htonｌ(tcb-〉seｑ）；?＊(（UINT3２＊）(pａcket＋８)）=htoｎl(tcb-〉acｋ);?ｐackeｔ[12］=２0〈＜2; ｓwｉtｃh（flag)?｛ cａseＰACKET＿TYPE_SＹN：?pａｃket[13]=0x０2; tcｂ－〉state＝SＹN_SＥNT;?//發(fā)送SYN報文,狀態(tài)轉移為ＳＹN＿SENT brｅaｋ；?caｓeＰＡＣＫET_TＹPE_ACK:?packeｔ[13]＝0x10;?ｂreaｋ;?caseＰACKＥT＿TYＰＥ_SYN_ACK:?paｃｋet[1３]=0ｘ12;?break; ｃａsePAＣＫET_TYＰE_FIN: pａcket[13］=0ｘ０1; breａk； casｅPACKET_TYPE_FIN＿AＣK:?packｅt［13]=０x11;?tcb->staｔe=FIN_ＷAIT＿1;?breaｋ; ｃaｓeＰACKET＿TYＰＥ_DＡTA: breaｋ； }?＊（(UINT16＊)(packet+14))=ｈtons(tcｂ－＞windowＳize);?*（(ＵIＮT16*)（pａｃket+１6)）=ＣalｃChecｋsum（（ｃｈar*）ｐaｃkeｔ，len+2０，sｒcAddr,dstAｄdｒ)； tｃｐ_senｄIpPkt(paｃket,ｌen＋2０,tcb—〉sｒcAddｒ，ｔcb—>dｓｔＡddr,2５5）； retｕrｎ;｝iｎtｓtuｄ_ｔｃp_socｋet(ｉntdoｍain,iｎtｔype,ｉntpｒotocｏｌ){ staｔicｉnt?soｃkeｔfd＝1;?TCB*tcb=newTCB(socketfd+＋);?tcb—〉ｎextTｃb=tｃbLinkＴａble;?ｔcｂＬiｎkTaｂle=tcb;?returnｔcb->sockeｔｆｄ；}intsｔud＿tcp_conｎeｃt（intsocｋfd,stｒuctsoｃkaddr_in＊aｄdr,ｉntａddｒlｅn){?charbufｆｅｒ[ＢUFFER_SIＺＥ］；?TＣB*ｔｃｂPoiｎter=tcbLinkTａｂle；?ｗhile(（tｃｂPoｉnter!=NULＬ)＆&（tcbPｏinter—＞soｃketfd!=ｓockfd))tｃｂPointer=ｔcbＰointeｒ—>nextTcb; TＣB*ｔcb＝ｔｃbPointｅr;/／找到TCＢ相應表項?if(tcｂ＝＝ＮUＬL)rｅｔurn-1； /*初始化源和目的的地址及端口號*／?tｃb—〉ｓrｃAdｄｒ=gｅtＩｐv4Address(）; tcb—＞srcＰorｔ＝gＳrcPort； tcb->dｓtAddr=ｎtohl(addｒ—>siｎ_aｄdr。s＿ａddr)；?ｔcb—＞dstPort=ntohs(aｄdr-〉siｎ_port）; /＊建立連接：發(fā)送SYＮ報文＊/ stuｄ_tcp＿output(NＵLL,０，PACＫET＿TＹPＥ_ＳYＮ,tcb->ｓrcPort,tｃｂ->dｓtPort,tcb->srcAddr,tｃb->dstＡddｒ);?／*接收ＳYN_ＡCK報文*/ iｆ(ｗaｉtIｐＰａcket(buffｅr,TIMEOUT)=＝—1｜｜(buffeｒ[13］&０ｘ13）?。?x12)rｅturｎ—1;?tcb—>seq＝ntohｌ(＊（（UＩNT32*)（buffｅr＋８)));?tｃｂ->ack=ｎtoｈl（＊(（UIＮT32＊)(bufｆer+4)）)+1； ／*發(fā)送AＣＫ報文,建立連接完成*/ sｔuｄ_tcp_ｏutｐut(NUＬL,0，PAＣKET_TＹPE_ACK,ｔcb-〉srcＰｏｒt,tcb－〉dstPorｔ,tcｂ->ｓrcAddr,tcb—〉dstAddｒ); tcb-〉sｔaｔe＝ESTＡBLＩＳHED; returｎ0；}iｎｔstud_tcp＿sｅｎd（intsocｋｆd，conｓtunsigｎedcｈａｒ＊pＤata,unsignedshortｄatalen,iｎtflags)｛ chａrbufｆｅr[ＢUFFER_SIZE]; ＴCＢ*ｔｃｂＰoｉnｔｅr=tｃbＬinkTａble; while(（tcbPointｅr!=ＮULL)＆&(tcbPｏiｎter->sockｅtfd！=ｓoｃkfd））tｃbPointｅr=tｃｂＰｏｉnｔer－〉nｅｘtTｃb;?ＴCB*tｃb=ｔcbPointer;//找到TCB相應表項 ｉf(ｔｃb==ＮUＬL||tｃｂ—〉ｓtaｔe!＝ESTABLIＳＨED）return—1;?/*發(fā)送DＡTＡ報文*/ stud_ｔｃp＿ouｔpuｔ(（cｈaｒ＊)pDａt(yī)a,datalen,PACKET_ＴＹPE_ＤAＴA,ｔcｂ-〉srｃPｏｒt,tcb->dstＰorｔ,tcｂ-＞srcＡddｒ,tcｂ—〉dｓtAdｄr）； /*等待接收ＡCK*/ ｉf（waitＩpPａｃket(ｂｕｆfｅｒ,TＩMEOUT)＝=-1)ｒｅｔｕrn-１;?if（（bufｆer[13］&0ｘ13)!=0x1０）reｔurn—1; tcｂ-〉seq＝nｔｏhｌ(*（(ＵINT32＊）(bufｆeｒ＋８）））; tｃｂ－〉aｃｋ=ntohｌ（*（(UＩNT32*)(bｕfｆer＋4））)+1； ｒｅtuｒn０；}inｔsｔud_tcp_recv(ｉntsoｃkfd,ｕnsigｎeｄｃhar＊ｐＤａt(yī)ａ，unｓignedshortdaｔaｌeｎ,iｎｔflagｓ）{ cｈaｒbｕffeｒ[ＢUＦＦER_SIＺE]；?intleｎ=０; TCB*tcbPoｉnｔer＝tcｂLiｎkTａbｌｅ;?while((tｃbPoｉｎteｒ！=NULL)＆＆（ｔcbＰointer—>soｃkｅｔfd！=socｋfd)）tcbPointer＝ｔｃbＰoiｎter-〉ｎｅｘtＴｃb; TCB*tcｂ=tcbPoinｔｅr; if(tｃb==NULL||tｃｂ->statｅ！=ESTAＢLISHED）return-1;?/＊等待接收數據*／?iｆ((lｅn=waｉtIｐPacket(bｕｆfｅr，TIＭEOUT))==—1)return—1; iｎtheadｅr_lengtｈ=(buffｅｒ[12]>〉２）＆０ｘ3C; mｅmcpy(pData,bufｆeｒ+hｅader_lｅngth，len－h(huán)eadeｒ_ｌength）; tｃb—>ｓeｑ=ntohl(*（(UIＮＴ3２*)(bufｆer+8）));?ｔcb—〉acｋ=ntｏhl（＊（(UＩNT32*)(buffer+4)))+(ｌen—ｈｅader＿lｅｎgth); stuｄ＿tcp_ｏuｔｐuｔ(NULL，0，PAＣKET_ＴYPＥ_AＣK,tcb-〉srcPoｒt,tｃb—〉dstPort,tｃb-〉srｃAddr,tcb-＞dstＡｄdｒ); rｅｔuｒｎ0；}intｓｔｕｄ＿tcｐ＿ｃlose（iｎtｓocｋfｄ){?charｂｕffｅr[ＢUＦFER_SIZE]；?TＣB*pre＝ＮULＬ；ＴＣB*tcｂ＝tｃbLｉnkTablｅ；?ｗhile（（tcb！=NULL)&&(ｔcｂ-〉soｃketｆd！=sｏckｆｄ）){?pre=tｃb; tcｂ=tcb—〉nexｔTｃｂ； ｝?if(tｃb==NＵLＬ)retｕｒn-1;?if(tcb-＞sｔaｔe!=ＥＳTＡBLＩSHED)｛?if(pre!=NUL