选择的方向能够让自己乐在其中
实验目的
基于 packetdrill TCP 三次握手脚本，测试 TCP options 中 SACK 字段的由来，此次构造模拟的是服务器端场景。
对于 TCP options，各类介绍资料已经数不胜数，本篇就不再赘述。
基础脚本
# cat tcp_3hs_000.pkt// TCP 基础之三次握手0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(3, ..., ...) = 4
实验测试一
因为 < 属于构造数据包，所以 SYN 中 TCP Options 的 SACK 理解较为简单。
+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460, nop, nop, sackOK>// <> 表示 TCP options，sackOK 表示开启 sack 。
# cat tcp_3hs_options_sack_002.pkt0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460, nop, nop, sackOK>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(3, ..., ...) = 4## packetdrill tcp_3hs_options_sack_002.pkt#
观察 tcpdump 抓包结果可以看到确实 SYN TCP Options 中包含 SACK 字段 ，且服务器端响应的 SYN/ACK 同样也包含 SACK 字段。此时 TCP 三次握手的结果，也表明之后的 TCP 通讯将支持 SACK。
# tcpdump -i any port 8080 -nntcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes14:49:27.249137 tun0 In IP 192.0.2.1.39705 > 192.168.176.242.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460,nop,nop,sackOK], length 014:49:27.249172 tun0 Out IP 192.168.176.242.8080 > 192.0.2.1.39705: Flags [S.], seq 2522559115, ack 1, win 64240, options [mss 1460,nop,nop,sackOK], length 014:49:27.259259 tun0 In IP 192.0.2.1.39705 > 192.168.176.242.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 014:49:27.259362 tun0 Out IP 192.168.176.242.8080 > 192.0.2.1.39705: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 64240, length 014:49:27.259375 tun0 In IP 192.0.2.1.39705 > 192.168.176.242.8080: Flags [R.], seq 1, ack 1, win 10000, length 0#
因为此时在服务器端开启了 SACK 支持，所以如上结果。
# sysctl -a | grep tcp_sacknet.ipv4.tcp_sack = 1#
那么如果执行基础脚本，即注入 SYN 时不添加 SACK 字段，那么可以看到服务器响应的 SYN/ACK 也不包含 SACK 字段，即便此时在服务器端开启了 SACK 支持（net.ipv4.tcp_sack = 1）。说明服务器端会解析收到的 SYN ，如果 SYN 不包含 SACK 字段，则构造发送的 SYN/ACK 同样也不包含 SACK 字段。此时 TCP 三次握手的结果，也表明之后的 TCP 通讯将不支持 SACK。
# packetdrill tcp_3hs_000.pkt### tcpdump -i any port 8080 -nntcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes17:37:38.309119 tun0 In IP 192.0.2.1.33615 > 192.168.71.111.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460], length 017:37:38.309147 tun0 Out IP 192.168.71.111.8080 > 192.0.2.1.33615: Flags [S.], seq 1333881343, ack 1, win 64240, options [mss 1460], length 017:37:38.319251 ? In IP 192.0.2.1.33615 > 192.168.71.111.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 017:37:38.319398 ? Out IP 192.168.71.111.8080 > 192.0.2.1.33615: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 64240, length 017:37:38.319415 ? In IP 192.0.2.1.33615 > 192.168.71.111.8080: Flags [R.], seq 1, ack 1, win 10000, length 0
实验测试二
那么如果将服务器端 SACK 支持关闭，则：
# sysctl -q net.ipv4.tcp_sack=0#
执行 SYN 包含 SACK 字段的脚本，那么在 tcpdump 抓包结果中可以看到服务器端响应的 SYN/ACK 不包含 SACK 字段，因为服务器本端不支持 。此时 TCP 三次握手的结果，也表明之后的 TCP 通讯将不支持 SACK。
# packetdrill tcp_3hs_options_sack_002.pkt## tcpdump -i any port 8080 -nntcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes17:42:16.401126 ? In IP 192.0.2.1.47307 > 192.168.18.218.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460,nop,nop,sackOK], length 017:42:16.401153 ? Out IP 192.168.18.218.8080 > 192.0.2.1.47307: Flags [S.], seq 979607804, ack 1, win 64240, options [mss 1460], length 017:42:16.411259 ? In IP 192.0.2.1.47307 > 192.168.18.218.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 017:42:16.411398 ? Out IP 192.168.18.218.8080 > 192.0.2.1.47307: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 64240, length 017:42:16.411412 ? In IP 192.0.2.1.47307 > 192.168.18.218.8080: Flags [R.], seq 1, ack 1, win 10000, length 0
SYN/ACK SACK
SYN/ACK 中 TCP options 的 SACK，代码中是通过 tcp_make_synack 函数确定的，相关的代码流程简要说明如下：
tcp_v4_rcv|--tcp_v4_do_rcv| |--tcp_rcv_state_process| |--tcp_v4_conn_request| |--tcp_conn_request| |--tcp_v4_send_synack| |--tcp_make_synack
tcp_v4_rcv 函数，根据 TCP_LISTEN 状态判断，调用 tcp_v4_do_rcv -> tcp_rcv_state_process 。
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb){...process:...if (sk->sk_state == TCP_LISTEN) {ret = tcp_v4_do_rcv(sk, skb);goto put_and_return;}...}int tcp_v4_do_rcv(struct sock *sk, struct sk_buff *skb){...if (tcp_rcv_state_process(sk, skb)) {rsk = sk;goto reset;}return 0;...}
tcp_rcv_state_process 函数，同样根据 TCP_LISTEN 判断，如果是 SYN，调用 tcp_v4_conn_request 函数，实际返回调用的 tcp_conn_request 函数。
int tcp_rcv_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb){...case TCP_LISTEN:...if (th->syn) {if (th->fin)goto discard;...acceptable = icsk->icsk_af_ops->conn_request(sk, skb) >= 0;...}...}int tcp_v4_conn_request(struct sock *sk, struct sk_buff *skb){/* Never answer to SYNs send to broadcast or multicast */if (skb_rtable(skb)->rt_flags & (RTCF_BROADCAST | RTCF_MULTICAST))goto drop;return tcp_conn_request(&tcp_request_sock_ops,&tcp_request_sock_ipv4_ops, sk, skb);...}
tcp_conn_request 有两部分相关，一是解析收到的 SYN 中的 options，tcp_parse_options；二是构建发送 SYN/ACK 相关，tcp_v4_send_synack。
int tcp_conn_request(struct request_sock_ops *rsk_ops,const struct tcp_request_sock_ops *af_ops,struct sock *sk, struct sk_buff *skb){...tcp_parse_options(sock_net(sk), skb, &tmp_opt, 0,want_cookie ? NULL : &foc);...af_ops->send_synack(sk, dst, &fl, req, &foc,!want_cookie ? TCP_SYNACK_NORMAL :TCP_SYNACK_COOKIE,skb);...}
如果满足选项长度正确、SYN 数据包、连接未建立以及 ipv4.sysctl_tcp_sack 为 1 时，则设置 sack_ok 为 1 。
/* Look for tcp options. Normally only called on SYN and SYNACK packets.* But, this can also be called on packets in the established flow when* the fast version below fails.*/void tcp_parse_options(const struct net *net,const struct sk_buff *skb,struct tcp_options_received *opt_rx, int estab,struct tcp_fastopen_cookie *foc){const unsigned char *ptr;const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);int length = (th->doff * 4) - sizeof(struct tcphdr);...case TCPOPT_SACK_PERM:if (opsize == TCPOLEN_SACK_PERM && th->syn &&!estab && net->ipv4.sysctl_tcp_sack) {opt_rx->sack_ok = TCP_SACK_SEEN;tcp_sack_reset(opt_rx);}break;...}EXPORT_SYMBOL(tcp_parse_options);/*These are used to set the sack_ok field in struct tcp_options_received */
tcp_v4_send_synack -> tcp_make_synack -> tcp_synack_options ，如果 sack_ok 为真，则设置 SACK 允许选项标志，最终通过 tcp_options_write 写入 options。
static int tcp_v4_send_synack(const struct sock *sk, struct dst_entry *dst,struct flowi *fl,struct request_sock *req,struct tcp_fastopen_cookie *foc,enum tcp_synack_type synack_type,struct sk_buff *syn_skb){...skb = tcp_make_synack(sk, dst, req, foc, synack_type, syn_skb);...}struct sk_buff *tcp_make_synack(const struct sock *sk, struct dst_entry *dst,struct request_sock *req,struct tcp_fastopen_cookie *foc,enum tcp_synack_type synack_type,struct sk_buff *syn_skb){...tcp_header_size = tcp_synack_options(sk, req, mss, skb, &opts, md5,foc, synack_type,syn_skb) + sizeof(*th);...tcp_options_write((__be32 *)(th + 1), NULL, &opts);...}/* Set up TCP options for SYN-ACKs. */static unsigned int tcp_synack_options(const struct sock *sk,struct request_sock *req,unsigned int mss, struct sk_buff *skb,struct tcp_out_options *opts,const struct tcp_md5sig_key *md5,struct tcp_fastopen_cookie *foc){struct inet_request_sock *ireq = inet_rsk(req);unsigned int remaining = MAX_TCP_OPTION_SPACE;...if (likely(ireq->sack_ok)) {opts->options |= OPTION_SACK_ADVERTISE;if (unlikely(!ireq->tstamp_ok))remaining -= TCPOLEN_SACKPERM_ALIGNED;}...}
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原文始发于微信公众号（Echo Reply）：Wireshark & Packetdrill | TCP 三次握手之 TCP Options 字段 SACK 续
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