TCP协议实验

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：

①设计保存TCP 连接相关信息的数据结构（TCB）；

②TCP 协议的接收处理和封装发送；

③TCP 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"

extern void tcp_DiscardPkt(char *pBuffer, int type);

extern void tcp_sendReport(int type);

extern void tcp_sendIpPkt(unsigned char *pData, UINT16 len, unsigned int srcAddr, unsigned int dstAddr, UINT8 ttl);

extern int waitIpPacket(char *pBuffer, int timeout);

extern unsigned int getIpv4Address();

extern unsigned int getServerIpv4Address();

#define BUFFER_SIZE 1024

#define TIMEOUT 5

enum status{CLOSED,SYN_SENT,ESTABLISHED,FIN_WAIT_1,FIN_WAIT_2,TIME_WAIT}; //状态

int gSrcPort = 2007;

int gDstPort = 2006;

int gSeqNum = 1;

int gAckNum = 0;

struct TCB {

int socketfd;

UINT32 srcAddr;

UINT32 dstAddr;

UINT16 srcPort;

UINT16 dstPort;

UINT32 seq;

UINT32 ack;

UINT16 windowSize;

UINT8 state;

TCB *nextTcb;

TCB() { // 用于TCP报文接收发送流程

socketfd = 0;

srcAddr = getIpv4Address();

dstAddr = getServerIpv4Address();

srcPort = gSrcPort;

dstPort = gDstPort;

seq = gSeqNum;

ack = gAckNum;

windowSize = 1;

state = CLOSED;

nextTcb = NULL;

}

TCB(int fd) { // 用于客户端socket函数的构建函数

socketfd = fd;

seq = gSeqNum;

ack = gAckNum;

windowSize = 1;

state = CLOSED;

nextTcb = NULL;

}

};