在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接：
第一次握手：建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认，SYN为同步序列编号；
第二次握手：服务器收到syn包,必须确认客户的SYN（ack=j+1）,同时自己也发送一个SYN包（syn=k）,即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据
三次握手的过程如下图所示：
二、跟踪分析三次握手
在lab3目录下执行以下命令，在qemu中启动gdb server:
qemu -kernel ../../linux-5.0.1/arch/x86/boot/bzImage -initrd ../rootfs.img -append nokaslr -s
注意此处是小写的"s"
重开一个终端依次执行下面的命令：
gdb file ../../linux-5.0.1/vmlinux target remote:1234 b __sys_socket b __sys_bind b __sys_connect b __sys_listen b __sys_accept4
对应在gdb中为：
在qumu中输入replyhi命令并执行，然后在gdb中不断输入“c”使得程序继续执行，直到qemu不再处于阻塞状态。再输入hello命令重复上面的过程。我们可以看到gdb中的输出信息：
由终端输出的断点可知，执行顺序为1,2,4,5,1,3,5，对应前面打断点的次序，我们在到socket.c中找到对应的代码，分析程序的执行过程：
①__sys_socket
int __sys_socket(int family, int type, int protocol) { int retval; struct socket *sock; int flags; /* Check the SOCK_* constants for consistency. */ BUILD_BUG_ON(SOCK_CLOEXEC != O_CLOEXEC); BUILD_BUG_ON((SOCK_MAX | SOCK_TYPE_MASK) != SOCK_TYPE_MASK); BUILD_BUG_ON(SOCK_CLOEXEC & SOCK_TYPE_MASK); BUILD_BUG_ON(SOCK_NONBLOCK & SOCK_TYPE_MASK); flags = type & ~SOCK_TYPE_MASK; if (flags & ~(SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK)) return -EINVAL; type &= SOCK_TYPE_MASK; if (SOCK_NONBLOCK != O_NONBLOCK && (flags & SOCK_NONBLOCK)) flags = (flags & ~SOCK_NONBLOCK) | O_NONBLOCK; retval = sock_create(family, type, protocol, &sock); if (retval < 0) return retval; return sock_map_fd(sock, flags & (O_CLOEXEC | O_NONBLOCK)); }
__sys_socket函数创建一个socket描述符，它唯一标识一个socket
②__sys_bind
int __sys_bind(int fd, struct sockaddr __user *umyaddr, int addrlen) { struct socket *sock; struct sockaddr_storage address; int err, fput_needed; sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (sock) { err = move_addr_to_kernel(umyaddr, addrlen, &address); if (!err) { err = security_socket_bind(sock, (struct sockaddr *)&address, addrlen); if (!err) err = sock->ops->bind(sock, (struct sockaddr *) &address, addrlen); } fput_light(sock->file, fput_needed); } return err; }
__sys_bind指定本地地址。
③__sys_connect
int __sys_connect(int fd, struct sockaddr __user *uservaddr, int addrlen) { struct socket *sock; struct sockaddr_storage address; int err, fput_needed; sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (!sock) goto out; err = move_addr_to_kernel(uservaddr, addrlen, &address); if (err < 0) goto out_put; err = security_socket_connect(sock, (struct sockaddr *)&address, addrlen); if (err) goto out_put; err = sock->ops->connect(sock, (struct sockaddr *)&address, addrlen, sock->file->f_flags); out_put: fput_light(sock->file, fput_needed); out: return err; }
调用__sys_connect()构造一个与目的地的TCP连接，并在不能构造连接时返回一个差错代码。
④__sys_listen
int __sys_listen(int fd, int backlog) { struct socket *sock; int err, fput_needed; int somaxconn; sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (sock) { somaxconn = sock_net(sock->sk)->core.sysctl_somaxconn; if ((unsigned int)backlog > somaxconn) backlog = somaxconn; err = security_socket_listen(sock, backlog); if (!err) err = sock->ops->listen(sock, backlog); fput_light(sock->file, fput_needed); } return err; }
__sys_listen设置等待连接状态。对于一个服务器的程序，当申请到套接字，并调用__sys_bind与本地地址绑定后，就应该等待某个客户机的程序来要求连接。
⑤__sys_accept4
int __sys_accept4(int fd, struct sockaddr __user *upeer_sockaddr, int __user *upeer_addrlen, int flags) { struct socket *sock, *newsock; struct file *newfile; int err, len, newfd, fput_needed; struct sockaddr_storage address; if (flags & ~(SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK)) return -EINVAL; if (SOCK_NONBLOCK != O_NONBLOCK && (flags & SOCK_NONBLOCK)) flags = (flags & ~SOCK_NONBLOCK) | O_NONBLOCK; sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (!sock) goto out; err = -ENFILE; newsock = sock_alloc(); if (!newsock) goto out_put; newsock->type = sock->type; newsock->ops = sock->ops; /* * We don‘t need try_module_get here, as the listening socket (sock) * has the protocol module (sock->ops->owner) held. */ __module_get(newsock->ops->owner); newfd = get_unused_fd_flags(flags); if (unlikely(newfd < 0)) { err = newfd; sock_release(newsock); goto out_put; } newfile = sock_alloc_file(newsock, flags, sock->sk->sk_prot_creator->name); if (IS_ERR(newfile)) { err = PTR_ERR(newfile); put_unused_fd(newfd); goto out_put; } err = security_socket_accept(sock, newsock); if (err) goto out_fd; err = sock->ops->accept(sock, newsock, sock->file->f_flags, false); if (err < 0) goto out_fd; if (upeer_sockaddr) { len = newsock->ops->getname(newsock, (struct sockaddr *)&address, 2); if (len < 0) { err = -ECONNABORTED; goto out_fd; } err = move_addr_to_user(&address, len, upeer_sockaddr, upeer_addrlen); if (err < 0) goto out_fd; } /* File flags are not inherited via accept() unlike another OSes. */ fd_install(newfd, newfile); err = newfd; out_put: fput_light(sock->file, fput_needed); out: return err; out_fd: fput(newfile); put_unused_fd(newfd); goto out_put; }
__sys_accept4接受连接请求。服务器进程使用系统调用socket，bind和listen创建一个套接字，将它绑定到知名的端口，并指定连接请求的队列长度。然后，服务器调用Accept进入等待状态，直到到达一个连接请求。
由上我们可以看出服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)。接下来就是三次握手的过程：客户端初始化一个Socket，然后连接服务器，这是第一次握手；服务器接收到连接请求，返回信息给客户端，这是第二次握手；客户端收到服务器的确认信息，再向服务器发送连接成功信息，这是第三次握手。
原文：https://www.cnblogs.com/xpeng2333/p/12104829.html