有时候,写UDP socket程序的时候,在调用sendto或者recvfrom的时候,会发现有Connection refused错误返回,错误码是ECONNREFUSED。对于懂得socket接口但是不很很懂网络的人,可能这根本就不是个问题,他会根据错误码知道远端没有这个服务端口,正如socket api的man手册中描述的那样:
ECONNREFUSED
A remote host refused to allow the network connection (typically because it is not running the requested service).
有时候无知真的是一种幸福!但是如果你十分精通TCP/IP栈,那么就想不通了,UDP既然无连接,怎么知道远端的情况呢?UDP不正如协议标准描述的那样,发出去就不管了吗?对于接收,没有数据就一直等,如果设置了NOWAIT,则直接返回EAGAIN,表示稍后再试。不管怎么说,也不会有ECONNREFUSED这么详细的信息返回才对啊。
既然UDP不会从对端返回任何错误信息,那么一定有别的什么返回了,总不能凭空猜测啊。这就涉及到了网络协议设计中的数据平面和控制平面了,对于控制平面的消息,可以是带内传输,也可以是带外传输。对于TCP而言,无疑是带内传输的,因为它本身就是有连接的协议,协议本身会处理任何的错误和异常,然而对于UDP而言,因为其设计目的就是保持简单性,故不再附带有任何带内的控制消息逻辑,互联网上为了弥补这一类协议的控制逻辑的缺失,ICMP协议才显得尤为重要!实际上,ICMP,根据名称就可以看出它是一种专门的控制协议,控制和指示IP层发生的事件。
ECONNREFUSED正是ICMP返回的!然而并不是所有的UDP socket都可以享用ICMP带来的错误提示,毕竟带外控制消息和协议本身的关联太松散了。UDP socket必须显式的connect对端才可以。现在问题又来了,既然UDP根本就是一个无连接的协议,connect的意义何在呢?这其实是socket接口设计的范畴,和协议本身没有任何关系,当一个UDP socket去connect一个远端时,并没有发送任何的数据包,其效果仅仅是在本地建立了一个五元组映射,对应到一个对端,该映射的作用正是为了和UDP带外的ICMP控制通道捆绑在一起,使得UDP socket的接口含义更加丰满。
我们知道,ICMP错误信息返回时,ICMP的包内容就是出错的那个原始数据包,根据这个原始数据包可以找出一个五元组,根据该五元组就可以对应到一个本地的connect过的UDP socket,进而把错误消息传输给该socket,应用程序在调用socket接口函数的时候,就可以得到该错误消息。如果一个UDP socket没有调用过connect,那么即使有ICMP数据包返回,由于socket保持了UDP的完整语义,协议栈也就不保存关于该socket和对端关联的任何信息,因此也就无法找到一个特定的五元组将错误码传给它。
以下是一个测试程序:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
void test( int sd, struct sockaddr *addr, socklen_t len)
{
char buf[4];
connect(sd, (struct sockaddr *)addr, len);
sendto(sd, buf, 4, 0, (struct sockaddr *)addr, len);
perror("write");
sendto(sd, buf, 4, 0, (struct sockaddr *)addr, len);
perror("write");
recvfrom(sd, buf, 4, 0, (struct sockaddr *)addr, len);
perror("read");
}
int main(int argc, char **argv)
{
int sd;
struct sockaddr_in addr;
if(argc != 2) {
exit(1);
}
bzero(&addr, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(12345);
inet_pton(AF_INET, argv[1], &addr.sin_addr);
sd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
test(sd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
return 0;
}
编译为UDPclient,执行./UDPclient 192.168.1.20,注意,这个地址一定要是个IP可达的地址,才好测试。按照上面的理论,结果应该是:第一个sendto成功,然后192.168.1.20返回了:
ICMP 192.168.1.20 udp port 12345 unreachable, length 40
接下来第二个sendto返回:
write: Connection refused
由于第二次没有发送任何数据包到达192.168.1.20,所以也不能企望它返回ICMP错误信息,因此接下来的recvfrom调用会阻塞。
最后的一个问题时,你不能太指望这个Connection refused以及一切带外返回的错误信息,因为你不能保证一定能收到远端发送的ICMP包,如果中间的某个节点或者本机禁掉了ICMP,socket api调用就无法捕获这些错误。
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