如果沒有listen，能否建立TCP 連接？
2023.03.11
如果沒有listen，能否建立TCP 連接？
在TCP 網絡通信過程中，我們都是先有server 端調用listen 監聽某個端口號，然後client 向server 發起連接請求，最終建立起連接。
在TCP 網絡通信過程中，我們都是先有server 端調用listen 監聽某個端口號，然後client 向server 發起連接請求，最終建立起連接。
那麼，要是沒有一端進行監聽，是否可以建立起TCP 連接呢？
對於TCP 來講，一條鏈路的建立是通過三次握手來完成，而三次握手的過程是由內核完成的，顯然三次握手應用程序是無法干擾的。
因此我們可能會想到使用原始套接字來接收IP 報文，通過應用層來構造三次握手報文來完成三次握手的過程，但是該方法是行不通的，因為原始套接字在收到對端的回應報文syn+ack 報文時，系統會自動給對端回應RST 報文中斷連接。該現象原來的文章分析過，本文不在分析。若要實現套接字的三次握手成功，需要解決系統自動回應RST 報文，比如通過iptable 過濾掉RST 報文。
在TCP的三次握手中，client 收到對端回應的syn+ack 報文後，之所以能找到對應的套接口，是因為在connect 時根據端口號把套接字加入到tcp_hashinfo.ehash 的hash 表中。而原始套接字會自動回复RST 報文，就是沒有在hash 表中加入套接字，導致找不到套接字。
因此我們可以得到，只要避免找不到套接字就可以完成鏈路的建立。所以，兩端同時打開套接字也可完成鏈路的建立，並不需要其中一端進行listen。
同時連接
測試步驟就是2台機器各自綁定一個本地地址和端口號，然後同時向對端綁定的端口發送connect 請求，具體例子不再貼出。
在同時連接中，兩端同時發送SYN 報文而進入SYN_SENT 狀態；當每一端收到SYN 後狀態變為SYN_RCVD, 發送SYN 並對收到的SYN 進行確認；當雙方都收到對端的SYN 及相應的ACK, 狀態變遷為ESTABLISHED。狀態變遷過程如下：
以上是兩端互相connect 完成鏈路的建立，若要去掉兩端，我們也可以實現connect 本端綁定的IP和端口號。
使用nc 測試一個自己連接自己的TCP 連接
# nc 10.115.20.30 1234 -p 1234
# netstat -anp | grep 1234
tcp 0 0 10.115.20.30:1234 10.115.20.30:1234 ESTABLISHED 2050/nc- 1.
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上述可以看到源端口號等於目的端口號，並且也完成鏈路的建立。
# strace nc 10.115.20.30 1234 -p 1234
execve("/usr/bin/nc", ["nc", "10.115.20.30", "1234", "-p", " 1234"], [/* 31 vars */]) = 0
brk(NULL) = 0x23d4000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f213f394000
...
munmap(0x7f213f393000, 4096) = 0
open("/usr/share/ncat/ca-bundle.crt", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)
socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3
fcntl(3, F_GETFL) = 0x2 (flags O_RDWR)
fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR|O_NONBLOCK) = 0
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0
bind(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(1234), sin_addr=inet_addr("0.0.0.0")}, 16) = 0
//bind后直接就是connect，并没有进行listen
connect(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(1234), sin_addr=inet_addr("10.115.20.30")}, 16) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)
select(4, [3], [3], [3], {10, 0}) = 1 (out [3], left {9, 999998})
getsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0
select(4, [0 3], [], [], NULL- 1.
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從跟踪結果來看，自己連接自己（公用同一個socket）完成了鏈路的建立。
自己連接自己只是同時連接中的一個特例。