嵌入式学习记录5.23（超时检测、抓包分析）

目录

一.自带超时参数的函数

1.1 select函数

1.2 poll函数的自带超时检测参数

二、不带超时检测参数的函数

三、通过信号完成时间的设置

四、更新下载源

五、wireshark使用

5.1. 安装

5.2. wireshark 抓包

5.2.1 wireshark与对应的OSI七层模型

​编辑5.2.2 包头分析

5.2.3 ip头

5.2.4udp头

5.2.5tcp头

六、三次握手 四次挥手

6.1三次握手

6.2四次挥手

七、面试总结

一.自带超时参数的函数

1.1 select函数

1、select函数的第五个参数，就是设置的时间
2、当时间到达后，该函数就会接触阻塞
        struct timeval {
               long    tv_sec;         /* seconds */
               long    tv_usec;        /* microseconds */
           };

       and

           struct timespec {
               long    tv_sec;         /* seconds */
               long    tv_nsec;        /* nanoseconds */
           };
#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、定义检测容器
    fd_set readfds;

    //2、清空内容
    FD_ZERO(&readfds);

    //3、将文件描述符放入集合中
    FD_SET(0, &readfds);

    //4、定义超时时间变量
    struct timeval tv = {5, 0};

    while(1)
    {
        tv.tv_sec = 5;
        tv.tv_usec = 0;

        int res = select(1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
        if(res == -1)
        {
            perror("select error");
            return -1;
        }else if(res == 0)
        {
            printf("time out\n");
            return -1;
        }

        //判断
        if(FD_ISSET(0, &readfds))
        {
            int num = 0;
            scanf("%d", &num);
            printf("触发键盘输入：%d\n", num);
        }
    }

    return 0;
}

1.2 poll函数的自带超时检测参数

1、poll函数的第三个参数，是以毫秒为单位的超时时间

2、当时间到达后，会接触阻塞，进而做相关事情

3、是一个整型变量，值传递

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、定义文件描述符集合
    struct pollfd pfd;

    pfd.fd = 0;        //表示检测的是0号文件描述符
    pfd.events = POLLIN;      //表示检测读事件

    //2、调用函数
    while(1)
    {
        int res = poll(&pfd, 1, 5000);
        if(res == -1)
        {
            perror("poll error");
            return -1;
        }else if(res == 0)
        {
            printf("time out\n");
            return -1;
        }

        //判断
        if(pfd.revents == POLLIN)
        {
            int num = 0;
            scanf("%d", &num);
            printf("触发键盘输入：%d\n", num);
        }

    }

    return 0;
}

二、不带超时检测参数的函数

1> 对于套接字通信时，可以使用setsockopt函数，对应用层的SO_RCVTIMEO进行设置

2> 如果时间已经到达，那么对于的函数会返回-1，并将错误码置为成EAGAIN

#include<myhead.h>
#define SER_IP "192.168.125.113"
#define SER_PORT 8888
#include<errno.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建用于连接的套接字文件描述符
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

        //3\、设置地址能够快速重用
    int reuse = 1;
    if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse))==-1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
    //2、绑定ip和端口号
    //2.1 准备地址信息结构体
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family = AF_INET;    //通信域
    sin.sin_port = htons(SER_PORT);    //端口号
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);  //ip地址

    //2.2 绑定工作
    if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) ==-1)
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");

    //3、将套接字设置成被动监听状态
    if(listen(sfd, 128)==-1)
    {
        perror("listen error");
        return -1;
    }
    printf("listen success\n");

    //设置接受超时时间
    struct timeval tv = {5, 0};
    if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv))==-1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }

    //4、阻塞等待客户端的连接
    //4.1 定义用于接受客户端信息的容器
    struct sockaddr_in cin;
    socklen_t addrlen = sizeof(cin);

    int newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);
    if(newfd == -1)
    {
        //判断是否因为超时而解除的阻塞
        if(errno == EAGAIN)
        {
            printf("time out\n");
            return -1;
        }

        perror("accept error");
        return -1;
    }

    printf("[%s:%d]:发来连接请求\n", inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port));



    return 0;
}

三、通过信号完成时间的设置

       #include <unistd.h>

       unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能：设置一个定时器，在时间到达后，会发射一个SIGALRM的信号
参数：以秒为单位的时间， 如果参数设置成0，表示取消该定时器
返回值：如果该定时器之前没有定时器，则返回0，如果该定时器之前有定时器，会返回上一个定时器剩余的秒数，并更新上一个定时器为该定时器
#include<myhead.h>

//定义信号处理函数
void handler(int signo)
{
    if(signo == SIGALRM)
    {
        printf("系统已经随机为您出一张牌\n");

        alarm(5);
    }
}


int main(int argc, const char *argv[])
{
    char ch;        //用户选择的牌

    //将SIGALRM信号捕获到自定义函数中
    if(signal(SIGALRM, handler) == SIG_ERR)
    {
        perror("signal error");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        alarm(5);          //给出5秒考虑时间
        printf("请出牌>>>");
        scanf("%c", &ch);
        getchar();

        printf("您出的牌为：%c\n", ch);
    }

    return 0;
}

四、更新下载源

cd /etc/apt/
sudo cp sources.list sources.list.save      将原镜像备份
sudo vim sources.list                       将原镜像修改成阿里源/清华源，如所述

4.1清华源

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse

4.2阿里源

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse

上述操作完毕后，保存退出，执行下列

sudo apt-get update：

五、wireshark使用

5.1. 安装

wireshark的官方下载网站：www.wireshark.org/

5.2. wireshark 抓包

开始界面

  1. wireshark是捕获机器上的某一块网卡的网络包，当你的机器上有多块网卡的时候，你需要选择一个网卡。
  2. 双击需要的网卡，开始抓包

5.2.1 wireshark与对应的OSI七层模型

服务器和客户端的代码不能都运行在ubuntu，因为wireshark抓的是流经真实网卡的数据包。

若将服务器客户端都运行在ubuntu，数据直接经过虚拟网卡通信，而不会经过真实网卡。

5.2.2 包头分析

 以太网头

以太网中封装了源mac地址以及目的mac地址，还有ip类型，以太网又称之为mac头

0X0800 只接收发往本机的mac的ip类型的数据帧 

0X0806 只接收发往本机的ARP类型的数据帧

0x8035 只接受发往本机的RARP类型的数据帧

0X0003  接收发往本机的MAC所有类型：ip,arp,rarp数据帧，接收从本机发出去的数据帧，

混杂模式打开的情况下，会接收到非发往本地的MAC数据帧

5.2.3 ip头

IP头中需要掌握用于拆包的部分：id flags fregment_offset

两个IP地址：源IP与目的IP地址。

TTL：time to live, 指定数据帧可以最多经过几个路由器。当数据帧被目标方接收后，TTL清除为0.

Linux TTL:64 Winodws:TTL 128

5.2.4udp头

5.2.5tcp头

Seq：序列号，占4个字节，用于给数据段进行编号的。所有非应答包的数据段，都有seq。

Ack：应答号，用于应答非应答包（握手包，挥手包，数据包）。告诉对方下一次从这个seq编号发送数据包。

SYN：握手包，连接的时候产生的包

FIN：挥手包，断开连接产生的包

PSH：数据包，传输数据时候产生的包

ACK：应答包

PSH Ack = Seq+len;

SYN FIN Ack = Seq+1;

六、三次握手 四次挥手

6.1三次握手

三次握手的发起方，肯定是客户端

  1. 第一次握手：客户端发送SYN包（SYN=1, seq=0）给服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器返回确认包。
  2. 第二次握手：服务器接收到SYN包，确认客户端的SYN，发送ACK包（ACK=1 , ack=1），同时发送一个SYN包（SYN=1, seq=0），并进入SYN_RCVD状态。
  3. 第三次握手：客户端接收到服务器的SYN包，以及ACK包，进入establish状态，同时向服务器发送ACK包（ACK=1, ack=1）。此时三次握手包发送完毕，服务器也进入establish状态

6.2四次挥手

 四次挥手的发起方可能是服务器，也可能是客户端

  1. 第一次挥手，主动关闭方发送一个FIN包（FIN=1, seq = u）给被动方，进入FIN_WAIT_1状态；
  2. 第二次挥手：被动方接收到FIN包，给主动方发送一个ACK包（ACK=1, ack=u+1）；并进入CLOKSE_WAIT状态。主动方接受到ACK包后，进入FIN_WAIT_2状态。如果有数据没有发送完毕，则继续发送，直到发送完毕为止;
  3. 第三次挥手：被动方发送一个FIN包（FIN=1, seq=w），进入LAST_ACK状态.
  4. 第四次挥手：主动关闭方收到FIN包，回复一个ACK包（ACK=1, ack=w+1）。被动关闭方收到主动关闭方的ACK后关闭连接。

七、面试总结

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