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Lab 4 Writeup

My name: Catfood

My SUNet ID: 998244353

I collaborated with: An orange cat

This lab took me about 7 hours to do.

Program Structure and Design of the TCPConnection:

基本操作：封装了一些常用的操作，方便在实际逻辑中调用。

• _send_all，把所有 Sender 推进发送队列里面的分段发出去。
• _send_rst，丢弃所有未发送的 segment，推一个空 segment 并附加 RST 标志位。
• _set_rst，设置错误状态，标志整个 TCP 链接终止

实现内容主要有两个部分，一个是链接终止的处理，另一个是组合封装 Sender 和 Receiver。

组合封装： 如果不考虑连接终止处理的话，这些操作的写法大概是这样的。

• connect：发起连接请求，如果不考虑用户瞎调用的情况，那么直接调用 fill_window 就可以了，因为默认的第一个包会生成一个单独的 SYN。
• write：写入数据并尽可能发送。直接把数据塞进 sender 的字节流里面，然后 fill_window + send_all
• tick：调用 sender 的 tick，记得要发包，因为 sender 可能有重传
• segment_received：
  • 先把收到的 segment 塞进 receiver 里面；
  • 然后判断是不是一个 ACK，因为需要通知 sender（这里需要特判是否连接已经建立，不然可能会导致 listen 的时候提前发送 SYN（ack_received 会调用 fill_window，如果对面没连上就 ACK，那 server 就会主动发 SYN，这显然不对））；
  • 最后需要判断是否需要发一个响应，两种情况：一种是对面发了数据过来，另一种是对面发了 TCP Keep-Alive。这两种都需要发送至少一个包来更新 ackno 和 win，不过如果前面 sender 有发过包了，就不需要特地加一个空包了。
  • 在处理完这一切之后，记得 send_all。
• end_input_stream：发一个 FIN，直接调用 sender 的字节流的 end_iuput，然后记得 fill & send。
• 其他的接口就一行，看着名字像就把 sender 和 receiver 的接口转发就好了。

连接终止： 这是新加的部分，框架设计者选择把它塞进 Connection 部分实现。

讲义上面的四个前提：1. inbound 全部收到并且对面已经通知我们终止（我们收到了 FIN）； 2. outbound 终止并且全部发完（我们发了 FIN 过去）； 3. outbound 发过去的东西全部收到了 ACK 4. 本地连接相信对面也满足3（也就是对面也全部收到了我们的 ACK）

这里主要的问题在于，我们不知道对面有没有收到我们发过去的 ACK。如果 ACK 掉了，那么对面就会重传；如果这个时候我们没有跑路，那还可以重新发个 ACK，如果我们跑路了，那对面就只能一直重传直到 RST（这显然是很浪费的）。所以需要我们 linger 一段时间，如果这段时间里面对面没有发重传，那么可以认为对面收到了。这段时间需要足够长，以至于对面能够超时重传。
不需要等待的情况就是#4，我们能够保证对面一定会收到我们所有的ACK，也就是对面发了个 FIN，然而我们还有东西要发，那么对面一定会收到我们捎带的 ACK，否则我们会重传（因为我们的 ACK 有数据啊）。

具体的做法如下：

• 增加状态：_time_since_last_segment_received 用来记录自从上次的收到 segment 之后过了多久，看看对面有多久没有回信了；_linger_after_streams_finish 用来表示是否需要在本地结束之后再等一段时间；_active 表示当前连接是否终止，默认是 true（但是其实可以在 connect 之后再改成 true，不过好像无所谓？）
• 两个相关的接口：
  • segment_received 需要重置 _time_since_last_segment_received，判断是否不需要 linger，最重要的、如果收到了对面的 RST、那我们也需要立刻终止
  • tick 需要更新 _time_since_last_segment_received，在 sender tick 过后判断重传计数、如果太多就发个 RST 跑路，最后写一长串条件判断连接 linger。
• 判断条件：
  • linger 条件：讲义描述的是“inbound 在 outbound EOF 之前结束则置为 false（这里指的是 outbound 没发送 FIN）”，否则默认 linger。这个 false 的条件可以从前面的状态机里面找， sender=SYN_ACKED|SYN_ACKED(also) && recver=FIN_RECV。
  • 终止条件：首先判断是否满足#1和#3，也就是sender=FIN_ACKED && recver=FIN_RECV；然后判断是否需要 linger，如果需要，那么还需要判断 _time_last_segment_received >= 10 * _cfg.rt_timeout。

Implementation Challenges:

CNM，垃圾测试，前面的代码写错了居然测不出来，老子抓 tshark 抓了半天发现 FIN 发完之后的序列号居然是错的，因为当时根本没测 send_empty_segment 的序号到底对不对，然后当时不知道为啥脑子抽了写了个 _next_seqno - 1 进去，然后 FIN 的序号就一直少一个，直接把对面给整不会了。然后这个 bug 在两边都是自己写的协议的情况下还是对的，因为两边都认为是这样；直到和 Linux 的协议栈对测的时候才测出来，真的离谱。这个破玩意浪费了我两小时，艹。

Remaining Bugs:

大概是没有了吧，毕竟都能 webget 了。

• Optional: I had unexpected difficulty with: [describe]

• Optional: I think you could make this lab better by: [describe]

• Optional: I was surprised by: [1.前面的测试居然有的测不出来； 2.auto 有点不靠谱啊，返回的引用居然直接给老子复制了，必须写 auto& 才能得到引用，不然所有的更改都不会反映到内部结构上]

• Optional: I'm not sure about: [Keep Alive 好像可以不管来着]