如何将TCP连接重新连接到同一端口？

Question

机器是RHEL 5.3（内核2.6.18）。

有时我在netstat中注意到我的应用程序有连接，当本地地址和外地址相同时建立了TCP连接。

Here也是其他人报告的同样问题。

症状与链接中描述的相同 - 客户端连接到本地运行的服务器的端口X端口。一段时间后，netstat显示客户端已经从127.0.0.1:X连接到127.0.0.1:X

怎么可能？

编辑01

同时打开导致问题（非常感谢Hasturkun）。你可以在classical TCP state diagram上看到它从SYN_SENT状态转换到SYNC_RECEIVED

Answer 1

这可能是由TCP同时连接引起的（提到on this post to LKML，另见here）。

程序循环尝试连接到动态本地端口范围内的端口（可以在/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range中看到），可以在服务器未侦听该端口时成功。

在足够多的尝试次数上，用于连接的套接字可以绑定到连接到的同一端口，由于前面提到的同时连接，该端口成功。你现在神奇地有一个客户端连接到自己

Answer 2

TCP连接由此元组(local address, local port #, foreign address, foreign port #)唯一标识。没有要求local address和foreign address，或者甚至端口号不同（尽管这会非常奇怪）。但是最多有一个TCP连接对于给定的元组具有相同的值。

当计算机连接到自身时，它的本地地址和外地地址几乎总是相同的。毕竟，“本地”方面和“外国”方实际上是同一台计算机。实际上，当发生这种情况时，您的计算机应该显示两个具有相同“本地”和“外部”地址的连接，但是反向端口号。例如：

$ ssh localhost

将导致两个连接看起来像这样：

$ netstat -nA inet | fgrep :22
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address        Foreign Address        State      
tcp        0      0 127.0.0.1:56039      127.0.0.1:22           ESTABLISHED 
tcp        0      0 127.0.0.1:22         127.0.0.1:56039        ESTABLISHED 

如您所见，本地地址和外部地址相同，但端口号相反。这个TCP连接的唯一元组是(127.0.0.1, 56039, 127.0.0.1, 22)。没有其他TCP连接具有这四个相同的字段。

你看到两个的事实是因为你的计算机是连接的两端。每一端都有自己的视图，其中一个是“外来的”，哪个是“本地的”。

您甚至可以在同一个端口上连接自己，虽然这不常见，但规范并未禁止。这是Python中的一个示例程序，它将执行此操作：

import socket
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('127.0.0.1', 56443))
s.connect(('127.0.0.1', 56443))
time.sleep(30)

此代码有效，因为可以打开TCP连接的一种方法是让连接的另一端尝试同时打开一个连接。这被称为simultaneous SYN exchange，链接到StackOverflow的答案描述了它的含义。

我也有一篇关于using simultaneous SYN exchange to get through NAT的论文，但在这种情况下，来源和外国将是完全不同的。