简单几招模拟网络超时情况

Posted 2020-09-29 liguangsunls

我们先来聊一聊网络超时的概念。以及模拟网络超时对我们程序的必要性

 

要想了解怎样模拟网络超时的情况，我们须要先了解一下

为什么会网络超时呢

简单的说：就是你向服务端发送数据请求。然尔server没返回数据，或返回数据太慢导致未收到返回数据。

比方，你要下载一个东东，你向server发送下载这个东东的请求。但等了好长时间都没有收到server允许你接收下载数据的请求，所以也不能一直这样等下去。你的电脑就会报告网络超时。假设不是你的网络故障，那么就是对方server的问题。

 

我们知道在TCP建立连接的时候有3次握手的规则

1.      client发送’SYN’给服务端

2.      服务端返回确认’SYN_ACK’给client

3.      client终于确定’ACK’

在这3次握手的时间内。每一次都有可能网络会掉包,我们分析一下每一种掉包的情况：

1.      SYN丢失第一次握手client发送SYN掉包的情况：这样的情况下。client发送的SYN丢失在网络中，没有得到确认。client的TCP会超时重发SYN。

发送7个SYN后等待一个超时时间（比如：127秒）。假设在这段时间内仍然没有收到ACK，则connect返回超时。

2.      SYN-ACK丢失从client的角度来讲曾经面一种情况类似。

从服务端的角度来讲，由LISTEN状态进入SYN_REVD状态。服务端的TCP会重发SYN-ACK，直到超时。

SYN攻击正是利用这一原理。攻击方伪造大量的SYN包发送到server，server对收到的SYN包不断回应SYN-ACK，直到超时。这会浪费server大量的资源，甚至导致奔溃。对服务端的应用层来讲。什么也没有发生。由于TCP仅仅有在经过3次握手之后才回通知应用层，有新的连接到来。

3.      ACK丢失这对服务端来讲与2同样。对于client来讲，由SYN_SENT状态进入了ESTABLISED状态，即连接成功了。连接成功后client就能够发送数据了。

但实际上数据是发送不到服务端的（我们如果client收到SYN-ACK之后，client与服务端之间的网络就断开了），client发送出去的数据得不到确认。一般重发3次左右就会处于等待ACK的状态（win7）。而ubuntu 12.10下，调用send会返回成功。直到TCP的缓冲被填满（測试环境：局域网。感觉这个不是非常合理。依照书上所说：应该是使用“指数退避”进行重传 -- TCP/IP协议具体解释，大概是我的測试环境中有NAT所致

吧）。

终于。client产生一个复位信号并终止连接。

返回给应用程序的结果是Connection time out（errno: 110）

 

好，理解了3次握手掉包的情况下，我们就非常easy实现模拟超时情况的发生。

我们能够在port上控制服务端无法与client握手成功来让超时的情况发生

 

详细的实现要用到 iptables 这个命令

iptables-A OUTPUT -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN SYN --sport 9090 -j DROP

这个命令是用来drop 掉响应SYN的返回

之前我们看到第一次客服端向server请求SYN的握手信息。而这个命令就是阻止server返回SYN_ACK的确认握手信息，这样client就无法收到服务端的握手确认信息了.

上面这样的情况是模拟连接没有成功的情况

 

以下另一种情况。就是连接已经成功了，可是在数据传输的时候，服务端没有及时返回数据，我们来看看这样的情况是怎样模拟的：

iptables -A OUTPUT -p tcp -m tcp --tcp-flags PSH PSH --sport 9090 -j DROP

细心的童鞋会发现，这里用到的flags 是PSH ,对。PSH的意思是控制信息是能够正常传送的，也就是说握手是正常成功的，然后数据传输的时候，我们限制了server无法给client传送数据内容，这样就模拟了连接是成功的。可是无法正常读取到服务端的数据的超时情况了

 

   上面说的是最简单手动设置超时的方式，当然还有神器能够使用，接着就献上这款神器名叫netem，地址在

http://www.linuxfoundation.org/collaborate/workgroups/networking/netem

Network Emulation 有兴趣的童鞋能够前往研究。

 

 

Gerry

文章转自于小张网校博客

http://www.xiaozhangwx.com/blog/archives/73

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