做个实验

heaboy2025/9/16大约 6 分钟

4.19 服务端没有 listen ，客⼾端发起连接建立，会发生什么？

服务端没有调用 listen ，客⼾端会 ping 不通服务器，很明显，搞错了。

ping 使用的协议是 ICMP ，属于网络层的事情，而面试官问的是传输层的问题。

针对这个问题，服务端如果只 bind 了 IP 地址和端口，而没有调用 listen 的话，然后客⼾端对服务

端发起了 TCP 连接建立，此时那么会发生什么呢？

做个实验

这个问题，自己做个实验就知道了。

我用下面这个程序作为例子，绑定了 IP 地址 + 端口，而没有调用 listen 。

/******* 服务器程序 TCPServer.c ************/

#include  <stdlib.h> 
#include  <stdio.h> 
#include  <errno.h> 
#include  <string.h> 
#include  <netdb.h> 
#include  <sys/types.h> 
#include  <netinet/in.h> 
#include  <sys/socket.h> 
int  main (int  argc , char  *argv [])
{
int  sockfd , ret ;
struct  sockaddr_in  server_addr ;

/* 服务器端创建 tcp socket 描述符 */

sockfd  = socket (AF_INET , SOCK_STREAM , 0);
if (sockfd  < 0)
{
fprintf (stderr , "Socket error:%s\n\a" , strerror (errno ));
exit (1);
}

/* 服务器端填充 sockaddr 结构 */

bzero (&server_addr , sizeof (struct  sockaddr_in ));
server_addr .sin_family  = AF_INET ;
server_addr .sin_addr .s_addr  = htonl (INADDR_ANY );
server_addr .sin_port  = htons (8888 );

/* 绑定 ip + 端口 */

ret  = bind (sockfd , (struct  sockaddr  *)(&server_addr ), sizeof (struct  sockaddr ));
if (ret  < 0)
{
fprintf (stderr , "Bind error:%s\n\a" , strerror (errno ));
exit (1);
}

然后，我用浏览器访问这个地址：http://121.43.173.240:8888/

报错连接服务器失败。

同时，我也用抓包工具，抓了这个过程。

可以看到，客⼾端对服务端发起 SYN 报文后，服务端回了 RST 报文。

所以，这个问题就有了答案，服务端如果只 bind 了 IP 地址和端口，而没有调用 listen 的话，然

后客⼾端对服务端发起了连接建立，服务端会回 RST 报文。

源码分析

接下来，带大家源码分析一下。

Linux 内核处理收到 TCP 报文的入口函数是 tcp_v4_rcv ，在收到 TCP 报文后，会调用
__inet_lookup_skb 函数找到 TCP 报文所属 socket 。
// 没有调用 listen 
sleep (1000 );
close (sockfd );
return  0;
}
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb) {... sk = __inet_lookup_skb(&tcp_hashinfo, skb, th->source, th->dest); if (!sk) goto no_tcp_socket;

__inet_lookup_skb 函数首先查找连接建立状态的socket （__inet_lookup_established ），在没有命中的情况下，才会查找监听套接口（__inet_lookup_listener ）。

查找监听套接口（__inet_lookup_listener ）这个函数的实现是，根据目的地址和目的端口算出一个

哈希值，然后在哈希表找到对应监听该端口的 socket 。

本次的案例中，服务端是没有调用 listen 函数的，所以自然也是找不到监听该端口的 socket 。

所以，__inet_lookup_skb 函数最终找不到对应的 socket ，于是跳转到no_tcp_socket 。

在这个错误处理中，只要收到的报文（skb ）的「校验和」没问题的话，内核就会调用

tcp_v4_send_reset 发送 RST 中止这个连接。

至此，整个源码流程就解析完。

其实很多网络的问题，大家都可以自己做实验来找到答案的。

... }

没有 listen ，能建立 TCP 连接吗？

标题的问题在前面已经解答，现在我们看另外一个相似的问题。

之前看群消息，看到有读者面试腾讯的时候，被问到这么一个问题。

不使用 listen ，可以建立 TCP 连接吗？

答案，是可以的，客⼾端是可以自己连自己的形成连接（TCP 自连接），也可以两个客⼾端同时向

对方发出请求建立连接（TCP 同时打开），这两个情况都有个共同点，就是没有服务端参与，也就

是没有listen ，就能建立连接。

那没有listen ，为什么还能建立连接？

我们知道执行 listen 方法时，会创建半连接队列和全连接队列。

三次握手的过程中会在这两个队列中暂存连接信息。

所以形成连接，前提是你得有个地方存放着，方便握手的时候能根据 IP + 端口等信息找到对应的

socket 。

那么客⼾端会有半连接队列吗？

显然没有，因为客⼾端没有执行listen ，因为半连接队列和全连接队列都是在执行 listen 方法时，

内核自动创建的。

但内核还有个全局 hash 表，可以用于存放 sock 连接的信息。

这个全局 hash 表其实还细分为 ehash ，bhash 和listen_hash 等，但因为过于细节，大家理解成有

一个全局 hash 就够了，

在 TCP 自连接的情况中，客⼾端在 connect 方法时，最后会将自己的连接信息放入到这个全局

hash 表中，然后将信息发出，消息在经过回环地址重新回到 TCP 传输层的时候，就会根据 IP +

端口信息，再一次从这个全局 hash 中取出信息。于是握手包一来一回，最后成功建立连接。

TCP 同时打开的情况也类似，只不过从一个客⼾端变成了两个客⼾端而已。

做个实验

客⼾端自连接的代码，TCP socket 可以 connect 它本身 bind 的地址和端口：

#include  <sys/types.h> 
#include  <sys/socket.h> 
#include  <netinet/in.h> 
#include  <unistd.h> 
#include  <stdlib.h> 
#include  <stdio.h> 
#include  <string.h> 
#include  <errno.h> 
#define  LOCAL_IP_ADDR  (0x7F000001 ) // IP 127.0.0.1 
#define  LOCAL_TCP_PORT  (34567 ) // 端口 
int  main (void )
{
struct  sockaddr_in  local , peer ;
int  ret ;
char  buf [128 ];      
int  sock  = socket (AF_INET , SOCK_STREAM , 0);
memset (&local , 0, sizeof (local ));
memset (&peer , 0, sizeof (peer ));
local .sin_family  = AF_INET ;
local .sin_port  = htons (LOCAL_TCP_PORT );
local .sin_addr .s_addr  = htonl (LOCAL_IP_ADDR );
peer  = local ;
int  flag  = 1;
ret  = setsockopt (sock , SOL_SOCKET , SO_REUSEADDR , &flag , sizeof (flag ));
if  (ret  ==  -1) {
printf ("Fail to setsocket SO_REUSEADDR: %s\n" , strerror (errno ));
exit (1);
}
ret  = bind (sock , (const  struct  sockaddr  *)&local , sizeof (local ));
if  (ret ) {
printf ("Fail to bind: %s\n" , strerror (errno ));
exit (1);
}
ret  = connect (sock , (const  struct  sockaddr  *)&peer , sizeof (peer ));
if  (ret ) {
printf ("Fail to connect myself: %s\n" , strerror (errno ));
exit (1);
}
printf ("Connect to myself successfully\n" );
// 发送数据 
strcpy (buf , "Hello, myself~" );
send (sock , buf , strlen (buf ), 0);
memset (buf , 0, sizeof (buf ));
// 接收数据 
recv (sock , buf , sizeof (buf ), 0);
printf ("Recv the msg: %s\n" , buf );
sleep (1000 );
close (sock );

编译运行：

通过 netstat 命令命令客⼾端自连接的 TCP 连接：

从截图中，可以看到 TCP socket 成功的“连接”了自己，并发送和接收了数据包，netstat 的输出更

证明了 TCP 的两端地址和端口是完全相同的。