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什么是rst

tcp正常情况下断开连接是用四次挥手，那是正常时候的优雅做法。

但异常情况下，收发双方都不一定正常，连挥手这件事本身都可能做不到，所以就需要一个机制去强行关闭连接。

rst 就是用于这种情况，一般用来异常地关闭一个连接。它是一个tcp包头中的标志位。

正常情况下，不管是发出，还是收到置了这个标志位的数据包，相应的内存、端口等连接资源都会被释放。从效果上来看就是tcp连接被关闭了。

而接收到 rst的一方，一般会看到一个 connection reset 或  connection refused 的报错。



怎么知道收到了rst了？

内核跟应用层是分开的两层，网络通信功能在内核，我们的客户端或服务端属于应用层。应用层只能通过 send/recv 与内核交互，才能感知到内核是不是收到了rst。

当本端收到远端发来的rst后，内核已经认为此链接已经关闭。

此时如果本端应用层尝试去执行 读数据操作，比如recv，应用层就会收到 connection reset by peer 的报错，意思是远端已经关闭连接。

如果本端应用层尝试去执行写数据操作，比如send，那么应用层就会收到 broken pipe 的报错，意思是发送通道已经坏了。

出现rst场景有哪些？

rst一般出现于异常情况，归类为 对端的端口不可用 和 socket提前关闭。

端口不可用

端口不可用分为两种情况。要么是这个端口从来就没有"可用"过，比如根本就没监听（listen）过；要么就是曾经"可用"，但现在"不可用"了，比如服务突然崩了。

端口未监听

// net/ipv4/tcp_input.c
static bool tcp_validate_incoming()
{
    // 获取sock
    struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);


    // step 1：先判断seq是否合法（是否在合法接收窗口范围内）
    if (!tcp_sequence(tp, tcp_skb_cb(skb)->seq, tcp_skb_cb(skb)->end_seq)) {
        goto discard;
    }


    // step 2：执行收到 rst 后该干的事情
    if (th->rst) {
        if (tcp_skb_cb(skb)->seq == tp->rcv_nxt)
            tcp_reset(sk);
        else
            tcp_send_challenge_ack(sk);
        goto discard;
    }
}
收到rst包，第一步会通过tcp_sequence先看下这个seq是否合法，其实主要是看下这个seq是否在合法接收窗口范围内。如果不在范围内，这个rst包就会被丢弃。

黄色的部分，就是指接收窗口，只要rst包的seq不在这个窗口范围内，那就会被丢弃。

为什么要校验是否在窗口范围内

正常情况下客户端服务端双方可以通过rst来断开连接。假设不做seq校验，如果这时候有不怀好意的第三方介入，构造了一个rst包，且在tcp和ip等报头都填上客户端的信息，发到服务端，那么服务端就会断开这个连接。同理也可以伪造服务端的包发给客户端。这就叫rst攻击。

已连接状态下收到第一次握手包会怎么样？

我们需要了解一个问题，比如服务端在已连接（established）状态下，如果收到客户端发来的第一次握手包（syn），会怎么样？

以前我以为服务单会认为客户端憨憨了，直接rst连接。

但实际，并不是。

static bool tcp_validate_incoming()
{
    struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);


    /* 判断seq是否在合法窗口内 */
    if (!tcp_sequence(tp, tcp_skb_cb(skb)->seq, tcp_skb_cb(skb)->end_seq)) {
        if (!th->rst) {
            // 收到一个不在合法窗口内的syn包
            if (th->syn)
                goto syn_challenge;
        }
    }


    /* 
     * rfc 5691 4.2 : 发送 challenge ack
     */
    if (th->syn) {
syn_challenge:
        tcp_send_challenge_ack(sk);
    }
}
当客户端发出一个不在合法窗口内的syn包的时候，服务端会发一个带有正确的seq数据ack包出来，这个ack包叫 challenge ack。
利用challenge ack获取seq

上面提到的这个challenge ack ，仿佛为盲猜seq的老哥们打开了一个新世界。

在获得这个challenge ack后，攻击程序就可以以ack值为基础，在一定范围内设置seq，这样造成rst攻击的几率就大大增加了。

总结

rst其实是tcp包头里的一个标志位，目的是为了在异常情况下关闭连接。

内核收到rst后，应用层只能通过调用读/写操作来感知，此时会对应获得 connection reset by peer 和broken pipe 报错。

发出rst后不需要得到对方的ack确认包，因此rst丢失后对方不能立刻感知，但是通过下一次重传数据或keepalive心跳包可以导致rst重传。

收到rst包，不一定会断开连接，seq不在合法窗口范围内的数据包会被默默丢弃。通过构造合法窗口范围内seq，可以造成rst攻击。