TCP协议实验可编辑范本

网络课第四次上机实验报告————－—TCP协议实验实验内容实验内容主要包括:设计保存TCP连接相关信息的数据结构(TCB);TＣP协议的接收处理和封装发送;TCP协议提供的Soｃket函数接口。实验过程设计保存TCP连接相关信息的数据结构（TCB）用数据结构TCB为每一个TCP连接维护sｏｃketfd，srcAｄdｒ，ｄstAddr，sｒｃPoｒt，ｄstPort，seq，ack,windｏwSize，ｓtaｔe这些状态信息.以链表形式组织多个连接，ｎeｘtTｃｂ指向下一个连接的数据结构。ＴCP分组接收函数ｓtｕｄ_tcp_inｐut()首先,检查校验和;然后通过字节序转换获取相应的信息,检查序列号。如果序列号不正确,则调用tcp_DｉsｃaｒdＰkt；最后将报文交由输入有限状态机处理,有限状态机对报文进行处理，转换状态。根据当前的状态并调用ｓtｕd_ｔcp＿ｏutｐut函数完成tcｐ建连、数据传递时返回ACK、tcp断连等工作TＣP分组发送函数stud＿tcp_output()判断需要发送的报文类型,根据报的类型对包中的相应字段进行设置，判断是否可以发送(发送窗口不为0）。构造TCＰ数据报文并发送。填写TCP报文各字段的内容和数据，转换字节序，计算校验和，然后调用发送流程的下层接口函数seｎdIpPkt（）发送.stｕd_tｃｐ＿soｃket()函数分配相应的ｓocketfd并且新建TＣB表项，并对成员变量进行初始化stuｄ_tcｐ_connecｔ（)函数设定目的ＩＰv４地址和端口,源IPv4地址和端口;初始化TCB结构中的相关变量;设定TCB中的输入状态为SYN－SENＴ，及其它相关变量,准备发送SＹN报文;调用发送流程的下层接口函数ｓｔuｄ_tｃｐ＿ｏutpuｔ()发送SＹＮ报文(发送类型为ＰACKET＿TYPE_SYＮ);等待“三次握手"完成后返回,建立连接成功；或者出错返回。stuｄ_tcp_seｎd（)函数判断是否处于ESTＡＢLISHEＤ状态;将应用层协议的数据拷贝到TCＢ的输入缓冲区;调用stud_tcp_outpｕt()发送TCP的数据报文（发送类型为PACKET_TYPＥ_DAＴA）;同时等待AＣK以实现停等式协议ｓtud_tｃp＿recｖ(）函数判断是否处于ESTAＢLＩSHED状态;从TCB的输入缓冲区读出数据;将数据交给应用层协议。ｓtｕｄ_tｃp_ｃloｓe（）函数在正常情况下(ESTABＬISHＥD状态)，进行相应状态转换,非正常情况下（ＳYＮ-SＥNＴ状态），直接删除TCB结构后退出；调用发送流程下层接口函数ｓtud_tｃp_ｏutput（)发送FＩN报文(发送类型为PＡCKET_TYPE＿ＦIN)；等待回应的ACＫ报文，收到后成功返回,或者出错返回;删除相应的TCB表项．实验总结通过本次实验，加深了对TCP协议的原理和设计实现的机制的了解,对ＴCＰ协议有了更具体的认识，对概论课的学习有很大的帮助！附:上机代码（注释）#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｝；//状态intgSrcＰort=2007；intgDsｔＰort=２0０６；inｔgSｅqNｕm=1;intｇAckＮum=0;strｕctTCB{ intsoｃkｅｔfd; ＵIＮT３2srｃAddr；ﻩUINＴ３２dstAｄｄr； UINＴ16sｒcPort；ﻩUINT１６dstPｏｒｔ; UINT32seｑ； UＩNT３2ack；ﻩUINT16ｗindｏwSiｚe； ＵIＮT8state;ﻩＴCB*nｅｘtＴcb;ﻩTCB（)｛//用于ＴCP报文接收发送流程ﻩsocｋetfｄ=０; ｓrcＡdｄｒ=ｇｅtＩpv4Addreｓs(）;ﻩdstAddr=gｅtSeｒｖerIpv４Aｄdress()； srcPｏrｔ＝gSrcPoｒt;ﻩdstＰｏrt=gDstＰorｔ; ｓeq=gSeqNum；ﻩacｋ=gAｃｋNum；ﻩwiｎdoｗＳｉｚe=1; sｔate=CLOＳED； ｎextTcb＝ＮＵLL;ﻩ｝ﻩTCB(inｔfd)｛//用于客户端soｃket函数的构建函数 sｏckｅｔｆd=ｆd;ﻩsｅq=gSeｑＮum; ａck=gAckNｕｍ;ﻩｗiｎdｏｗＳize=1;ﻩｓtaｔe＝CＬＯSED;ﻩnextＴcb=NULL； ｝｝;UINT１６CalcCheckｓum（chaｒ*pBｕffｅr,intlｅn，UINT32srｃＡddr,UINT32ｄstAddｒ){ inｔtｃp＿leｎ=len+１2;ﻩＵＩＮＴ32ｃｈecｋＳｕm=0；ﻩif（tcｐ＿len&0ｘ1＝=1)tcｐ_len+=１;ﻩchar*buｆｆer=nｅｗcｈar［tcｐ_len］; memseｔ(bｕｆfeｒ,0,tcp＿len）； memcpy(buffer＋12,pＢｕffer,ｌen);ﻩ＊((UＩNT３2＊）ｂuｆfer)＝hｔonｌ（ｓrcAｄｄr);ﻩ＊（(ＵINT32*）(buffer+4)）=htoｎl（dsｔＡddr);ﻩbuffer[9]=6; //传输层协议号ﻩ＊(（UIＮT１6*)（buｆfer+10)）=htoｎs（len)； fｏr（inti=0；i〈ｔcp_ｌen;i+=2){ﻩｃｈeckSum＋＝*（(ＵINT16*)(ｂuffeｒ+i）)； ｝ﻩcheckＳum=（cheｃkSum＆0ｘFFFF)+(cheｃkSum〉＞1６); cheｃｋＳｕm=~cheｃkＳuｍ; ｒetｕrnchｅckＳum；}TCＢ*tcbＬinkＴable=ＮULL；／/TCＢ链表／*通过两端的IP地址和端口号寻找TCB表项*/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;ﻩ} ｒeturnＮULL;}intstud_tcp＿inpｕｔ(char*ｐBuffer,unsignｅｄshｏrtlen，unsiｇnedintsrcAｄdｒ,ｕnsiｇnediｎtdstAｄｄr）｛ /＊检查校验和*/ﻩiｆ(CalcＣhｅｃkｓum(pBｕｆｆｅr,len，ntｏhl(srcＡddr),ntohl(dstAdｄr）)！＝0） retuｒn—1；ﻩUＩNT16sｒｃＰorｔ=ｎtoｈs(*(UINT16*)ｐBｕffer)；ﻩUＩNT16dstPort=ntohs(＊(ＵIＮT1６*）（ｐBｕｆfｅr+２））；ﻩUＩＮＴ３2seｑ=ntｏhｌ（*（（UINT32＊)(pＢuffer+4))); UINT32aｃｋ＝ｎtohl（＊(（UIＮT３2*）(ｐBufｆｅｒ+8））)；ﻩUINＴ8flags=(ｐＢuｆｆer[１３］&0x１3）;ﻩＴCＢ＊tｃb=findＴCB(ｎtohl（dsｔAddｒ),dstＰort,ntohｌ(srcAddｒ），srｃＰort）;ﻩif（ｔcb=＝ＮULL){ﻩｒｅtｕrｎ-1;ﻩ｝ﻩｉｆ(aｃｋ!=tcb—〉seｑ+1){ tcp_DiscardPｋｔ(ｐBuffer,SＴUD_TCP_TEＳT_SＥQNO＿ERROR); reｔurｎ—１;ﻩ}ﻩ/*有限状态机转换＊/ﻩif(（tcｂ—＞ｓtａte=＝ＳYN_SENＴ)&&(ｆlags==0ｘ１２）)｛ ｔｃb—＞seq=ack;ﻩtcb－>aｃk=sｅｑ+１;ﻩｓtuｄ_ｔｃp＿oｕtput(ＮULL,０,PACKET_ＴYＰE＿AＣK，tcｂ—>srcPort,tｃb—>ｄsｔPoｒt，tcｂ—〉srcAdｄr,tcb—〉ｄstAddｒ)；ﻩtcb—〉staｔe=ESTABLIＳHEＤ；ﻩ}elｓeiｆ（(ｔcｂ->state=＝FIN_WAIT_１）＆＆(flaｇs==０x１0)）{ﻩtcb—>state=FIN_WAIＴ＿2； ｝elｓeiｆ(（tcｂ-＞ｓtaｔe==FＩN_WＡＩT_2）＆&(flａgs==０ｘ11))｛ﻩｔcｂ—〉ack＝ｓeq+1； ｔcｂ-〉seq=aｃk；ﻩtcb－>state=TIＭＥ＿WＡＩT；ﻩstｕd_ｔｃp_oｕtput(NULL，0,ＰAＣKEＴ_TYPE_ＡCK,tｃｂ—〉srcPｏｒt，ｔcb—>dsｔPorｔ,ｔcｂ—>srcＡｄｄr,tcb-〉dｓtAddr）；ﻩｔｃｂ-〉sｔaｔｅ=ＣLOSED；ﻩ}ﻩｒetｕrn0；}voｉdsｔｕd_tｃp_oｕtput(chａr*pDａtａ，ｕnsｉgnedshoｒｔlen,uｎsｉgneｄcharflag，unｓｉgneｄshorｔsｒcPｏrt,uｎｓignｅdshortdstPｏrt,unsignｅdintsrcAddr,uｎsｉｇnediｎｔｄsｔAdｄr）{ ＴCB*tcb=fiｎdＴCB(srｃAddｒ,srcPorｔ，dstＡddr，dsｔＰｏrｔ);／/寻找TCB项ﻩif(tcbＬinｋTable==NＵLL）/／用于TCＰ报文接收发送流程｛ﻩｔcb＝newTCB(); ｔcｂLiｎkTaｂle=tcb； } ｉf(tｃb==NUＬＬ|｜tcｂ->wｉｎdowＳizｅ＝=0）ｒeturｎ; /*构造新的发送报文*/ﻩunsignedchar＊ｐacket=ｎｅｗｕnsiｇｎｅｄｃｈar[len+20］; memseｔ(ｐacket，０,len+２０）;ﻩｍeｍcpy（packｅt+20，ｐDaｔa,len);ﻩ＊(UINT16＊)（pａckｅｔ)=hｔoｎｓ(tcｂ-＞ｓrcPort);ﻩ*(ＵINT16*）(paｃkｅt+2）=hｔｏns(ｔcb－〉dstPort)；ﻩ*(UINT３2*)（packｅt+4)＝htonｌ(tcb-〉seｑ）；ﻩ＊(（UINT3２＊）(pａcket＋８)）=htoｎl(tcb-〉acｋ);ﻩｐackeｔ[12］=２0〈＜2; ｓwｉtｃh（flag)ﻩ｛ cａseＰACKET＿TYPE_SＹN：ﻩpａｃket[13]=0x０2; tcｂ－〉state＝SＹN_SＥNT;ﻩ//发送SYN报文,状态转移为ＳＹN＿SENT brｅaｋ；ﻩcaｓeＰＡＣＫET_TＹPE_ACK:ﻩpackeｔ[13]＝0x10;ﻩｂreaｋ;ﻩcaseＰACKＥT＿TYＰＥ_SYN_ACK:ﻩpaｃｋet[1３]=0ｘ12;ﻩbreak; ｃａsePAＣＫET_TYＰE_FIN: pａcket[13］=0ｘ０1; breａk； casｅPACKET_TYPE_FIN＿AＣK:ﻩpackｅt［13]=０x11;ﻩtcb->staｔe=FIN_ＷAIT＿1;ﻩbreaｋ; ｃaｓeＰACKET＿TYＰＥ_DＡTA: breaｋ； }ﻩ＊（(UINT16＊)(packet+14))=ｈtons(tcｂ－＞windowＳize);ﻩ*（(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){ staｔicｉntﻩsoｃkeｔfd＝1;ﻩTCB*tcb=newTCB(socketfd+＋);ﻩtcb—〉ｎextTｃb=tｃbLinkＴａble;ﻩｔcｂＬiｎkTaｂle=tcb;ﻩreturnｔcb->sockeｔｆｄ；}intsｔud＿tcp_conｎeｃt（intsocｋfd,stｒuctsoｃkaddr_in＊aｄdr,ｉntａddｒlｅn){ﻩcharbufｆｅｒ[ＢUFFER_SIＺＥ］；ﻩTＣB*ｔｃｂPoiｎter=tcbLinkTａｂle；ﻩｗhile(（tｃｂPoｉnter!=NULＬ)＆&（tcbPｏinter—＞soｃketfd!=ｓockfd))tｃｂPointer=ｔcbＰointeｒ—>nextTcb; TＣB*ｔcb＝ｔｃbPointｅr;/／找到TCＢ相应表项ﻩif(tcｂ＝＝ＮUＬL)rｅｔurn-1； /*初始化源和目的的地址及端口号*／ﻩtｃb—〉ｓrｃAdｄｒ=gｅtＩｐv4Address(）; tcb—＞srcＰorｔ＝gＳrcPort； tcb->dｓtAddr=ｎtohl(addｒ—>siｎ_aｄdr。s＿ａddr)；ﻩｔcb—＞dstPort=ntohs(aｄdr-〉siｎ_port）; /＊建立连接：发送SYＮ报文＊/ stuｄ_tcp＿output(NＵLL,０，PACＫET＿TＹPＥ_ＳYＮ,tcb->ｓrcPort,tｃｂ->dｓtPort,tcb->srcAddr,tｃb->dstＡddｒ);ﻩ／*接收ＳYN_ＡCK报文*/ iｆ(ｗaｉtIｐＰａcket(buffｅr,TIMEOUT)=＝—1｜｜(buffeｒ[13］&０ｘ13）！＝0x12)rｅturｎ—1;ﻩtcb—>seq＝ntohｌ(＊（（UＩNT32*)（buffｅr＋８)));ﻩtｃｂ->ack=ｎtoｈl（＊(（UIＮT32＊)(bufｆer+4)）)+1； ／*发送AＣＫ报文,建立连接完成*/ 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;ﻩＴCB*tｃb=ｔcbPointer;//找到TCB相应表项 ｉf(ｔｃb==ＮUＬL||tｃｂ—〉ｓtaｔe!＝ESTABLIＳＨED）return—1;ﻩ/*发送DＡTＡ报文*/ stud_ｔｃp＿ouｔpuｔ(（cｈaｒ＊)pDａta,datalen,PACKET_ＴＹPE_ＤAＴA,ｔcｂ-〉srｃPｏｒt,tcb->dstＰorｔ,tcｂ-＞srcＡddｒ,tcｂ—〉dｓtAdｄr）； /*等待接收ＡCK*/ ｉf（waitＩpPａｃket(ｂｕｆfｅｒ,TＩMEOUT)＝=-1)ｒｅｔｕrn-１;ﻩif（（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＊ｐＤａtａ，unｓignedshortdaｔaｌeｎ,iｎｔflagｓ）{ cｈaｒbｕffeｒ[ＢUＦＦER_SIＺE]；ﻩintleｎ=０; TCB*tcbPoｉnｔer＝tcｂLiｎkTａbｌｅ;ﻩwhile((tｃbPoｉｎteｒ！=NULL)＆＆（ｔcbＰointer—>soｃkｅｔfd！=socｋfd)）tcbPointer＝ｔｃbＰoiｎter-〉ｎｅｘtＴｃb; TCB*tcｂ=tcbPoinｔｅr; if(tｃb==NULL||tｃｂ->statｅ！=ESTAＢLISHED）return-1;ﻩ/＊等待接收数据*／ﻩiｆ((lｅn=waｉtIｐPacket(bｕｆfｅr，TIＭEOUT))==—1)return—1; iｎtheadｅr_lengtｈ=(buffｅｒ[12]>〉２）＆０ｘ3C; mｅmcpy(pData,bufｆeｒ+hｅader_lｅngth，len－headeｒ_ｌength）; tｃb—>ｓeｑ=ntohl(*（(UIＮＴ3２*)(bufｆer+8）));ﻩｔcb—〉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){ﻩcharｂｕffｅr[ＢUＦFER_SIZE]；ﻩTＣB*pre＝ＮULＬ；ＴＣB*tcｂ＝tｃbLｉnkTablｅ；ﻩｗhile（（tcb！=NULL)&&(ｔcｂ-〉soｃketｆd！=sｏckｆｄ）){ﻩpre=tｃb; tcｂ=tcb—〉nexｔTｃｂ； ｝ﻩif(tｃb==NＵLＬ)retｕｒn-1;ﻩif(tcb-＞sｔaｔe!=ＥＳTＡBLＩSHED)｛ﻩif(pre!=NUL