网络应用程序设计

TCP数据段大小不够，当前数据段中无法包 含带外数据
发送的数据段中URG标志置位，但不包含带外
数据

对方接收缓冲区已满
发送的URG标志置位的空数据段（数据长度为
0）
TCP带外数据发送
TCP带外数据发送中的特殊情况

数据段大小不够
… N N A …
1
2
1 2
…
发送缓冲区（不含带外数据） … 发送缓冲区（包含带外数据A）
网络应用程序设计
－unit09 带外数据
1
主要内容
概述
TCP带外数据发送
TCP带外数据接收 带外数据标志
带外数据编程
TCP带外数据小结
2
概述
带外数据（OOB－out of band）


传输层使用带外数据发送重要（紧急）数据 通常情况下使用单独通道发送带外数据 Linux系统的socket机制支持底层协议发送 和接收带外数据 TCP协议没有真正的带外数据，而是在首部 设置URG标志位表示带外数据
a b Байду номын сангаас d e
read(fd,buf,5)
OOB MARK = 7
x y z
read(fd,buf,5)
OOB MARK = 2
z
OOB MARK = 0
19
带外数据标志
带外数据标志对正常数据的影响

带外数据标志有效时，正常数据的读取 将在带外数据标志前停止

设置该选项后带外数据保存在正常数据流中

未设置选项时TCP协议将这一字节带外数据从 正常数据流中复制到带外数据缓冲区中
12
TCP带外数据接收
未设置SO_OOBINLINE选项时

只能调用设置了MSG_OOB标志的recv、 recvfrom或者recvmsg来获得带外数据
int sockfd; char oobdata; … recv(sockfd, &oobdata, 1, MSG_OOB)
序列号 首部 确认号 1
目的端口
URG
紧急指针(=6) … 数据区
数据
… 第5个字节是带外数据
TCP带外数据发送
TCP带外数据发送过程



TCP协议将单字节带外数据拷贝到发送缓冲 区 TCP协议将发送的下一个数据段设置URG 位，紧急指针指向带外数据的下一个位置 一旦用户写带外数据，TCP协议总是立刻发 送一个URG标志置位的数据段
首 部
数据
源端口 目的端口 序列号 确认号 1 紧急指针 … 有效数据
URG
设置紧急指针的TCP数据段 （无带外数据）
9
TCP带外数据发送
TCP带外数据发送中的特殊情况

对方接收缓冲区已满
… N N A …
1
2
1 2
…
发送缓冲区（不含带外数据） … 发送缓冲区（包含带外数据A）
首 部
源端口 目的端口 序列号 确认号 1 紧急指针 …
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带外数据标志
定义：带外数据在正常字节流中的位置 带外数据标志的存储和修正


socket中有一个字段记录从接收缓冲区开始 到带外数据位置的偏移量 收到带外数据通知后该偏移量有效 正常数据读取后将修改该偏移量
带外数据标志
外数据标志的存储和修正示例
a b c d e
send(fd,“xyz”,3,MSG_OOB)
3
概述
TCP协议只支持1字节带外数据
TCP使用URG标志位和紧急指针指明带外
数据

URG为带外数据标志位 紧急指针＝带外数据位置＋1 紧急指针的值在不同的实现中会有所不同（参 考RFC 793 和RFC 1122）
TCP带外数据没有单独数据通道，带外数据
包含在正常数据中发送
4
源端口
11
TCP带外数据接收
由于接受缓冲区大小以及TCP数据段大小的限制，
在带外数据真正到达接收方以前可能发送多个包 含紧急指针的TCP数据段 接收到URG标志的数据段时，首先比较数据段中 的紧急指针和最后一次接收的紧急指针，以确定 是否指向相同带外数据 Socket选项SO_OOBINLINE
6
TCP带外数据发送
TCP带外数据正常发送
1 2 … … N N A … 1 2
发送缓冲区（不含带外数据） … 发送缓冲区（包含带外数据A）
首 部
数 据
源端口 目的端口 序列号 确认号 1 紧急指针 … 数据 A …
URG
包含带外数据的TCP数据段
7
TCP带外数据发送
TCP带外数据发送中的特殊情况
13
TCP带外数据接收
设置了SO_OOBINLINE选项时
普通的读函数read可以读出，并且不能 设置MSG_OOB标志，否则返回错误 读取带外数据之前应该先确定下一字节 是否带外数据

int sockfd; char oobdata; … if(下一字节是带外数据) read(sockfd, &oobdata, 1)
URG
设置紧急指针的TCP数据段 （无带外数据）
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TCP带外数据发送
发送TCP带外数据的函数

使用函数send和标志MSG_OOB发送带外 数据
发送单个字节，这个字节被认为是带外数据
send(sockfd,”A”,1,MSG_OOB);
发送多个字节，只有最后一个字节被认为是带
外数据 send(sockfd,”ABC”,3,MSG_OOB);

进程试图多次读同一个带外数据时，将返回 错误，errno=EINVAL
16
TCP带外数据接收
带外数据在正常数据流中的位置标记



TCP协议记录在正常数据流中的带外数 据的位置－带外数据标志(oob mark) 当应用程序程序发出读取正常数据的请 求时仅仅返回带外数据范围之内的数据 利用这个标记可以同步正常数据和带外 数据
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TCP带外数据接收
接收带外数据过程中可能出现的错误 以设置了MSG_OOB标志的recv函数读取带外 数据时，如果对方没有发送带外数据，将返 回错误，errno=EINVAL 如果进程收到带外数据通知，但带外数据没 有真正到达，recv函数将返回错误， errno=EWOULDBLOCK。
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TCP带外数据接收
TCP协议收到新的紧急指针时（无论带外
数据是否真正到达） ，通过两种方法通 知应用程序


如果设置了socket所有者（fcntl），则发送 信号SIGURG给该所有者 如果进程调用select等到socket描述符的异 常情况，select函数返回，且对应的socket 被标志为异常就绪