传输层协议分析实验报告.pdf

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1、-2.2.传输层协议分析传输层协议分析2.A2.A 数据包捕获分析局部数据包捕获分析局部2.1 实验目的理解 TCP 报文首部格式和字段的作用，TCP 连接的建立和释放过程，TCP 数据传输中编号与确认的作用。2.2 实验容应用 TCP 应用程序传输文件，截取 TCP 报文，分析 TCP 报文首部信息，TCP 连接的建立过程，TCP 数据的编号和确认机制。2.3 实验原理TCP 协议是传输控制协议的简称，工作在网络层协议之上，是面向连接的，可靠的，端到端的传输层协议。1)TCP 的报文格式TCP 报文段分为头部和数据两局部，如图1：图 1TCP 报文段的总体构造TCP首部TCP 数据局部TCP

2、 报文段首部又分为固定局部和选项局部，固定局部为20B，如图2 所示，这些字段的组合实现了 TCP 的所有功能。图 2 TCP 报文段的首部01531源端口序号确认号目的端口.z.-头部长度4bit保存UAPRSFRCSSYIGKHTNN校验和选项长度可变窗口紧急指针填充TCP 采用传输输连接的方式传送 TCP 报文，传输连接包括连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。2)TCP 连接的建立TCP 连接建立采用“3 次握手方式。首先，主机 A 的 TCP 向主机 B 的 TCP 发出连接请求报文段，其首部中的同步位 SYN应置 1，同时选择一个序号*，说明在后面传送数据时的第一个数据字节的序号是

3、*+1，如图3 所示：主机A客户客户进程进程服务器进服务器进程程主机B主动翻开被动翻开SYN=1,ACK=0,SEQ=1200连接请求SYN=1,ACK=1,SEQ=4800,AN=1201确认SYN,ACK=1,SEQ=1201,AN=4801确认图 3TCP 连接建立的 3 次握手过程然后，主机 B 的 TCP 收到连接请求报文段后，假设同意，则发回确认。在确认报文段中应将 SYN 和 ACK 都置 1，确认号应为*+1，同时也为自己选择一个序号Y。最后，主机A 的 TCP 收到 B 确实认后，要向B 发回确认，其ACK 置 1,确认号为 Y+1，而自己的序号为*+1。TCP 的标准规定，

4、SYN 置 1 的报文段都要消耗掉一个序号。同时，运行客户进程的主机 A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。当主机 A 向 B 发送第一个数据报文段时，其序号仍为*+1，因为前一个确认报文段并不消耗序号。当运行效劳器进程的主机B 的 TCP 收到主机 A 确实认后，也通知其上层应用进程，连接已经建立。另外，在 TCP 连接建立的过程中，还利用TCP 报文段首部的选项字段进展双方最大报文段长度 MSS 协商，确定报文段的数据字段的最大长度。双方都将自己能够支持的MSS 写入选项字段，比拟之后，取较小的值赋给MSS，并应用于数据传送阶段。.z.-3)TCP 数据的传送为了保证 TCP 传

5、输的可靠性，TCP 采用面向字节的方式，将报文段的数据局部进展编号，每个字节对应一个序号。并在连接建立时，双方商定初始序号。在报文段首部中，序号字段和数据局部长度可以确定发送方传送数据的每一个字节的序号，确认号字段则表示接收方希望下次收到的数据的第一个字节的序号，即表示这个序号之前的数据字节均已收到。这样既做到了可靠传输，又做到了全双工通信。当然，数据传送阶段有许多复杂的问题和情况，如流量控制、拥塞控制、重传机制等，本次实验不探究。4)TCP 连接的释放在数据传输完毕后，通信的双方都可以发出释放连接的请求。TCP 连接的释放采用“4次握手。如图图 4 TCP 连接释放的 4 次握手过程首先，设

6、图 4 中主机 A 的应用进程先向其 TCP 发出释放连接的请求，并且不再发送数据。TCP 通知对方要释放从 A 到 B 这个方向的连接，将发往主机B 的 TCP 报文段首部的中止位置 1，其序号*等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。主机 B 的 TCP 收到释放连接通知后即发出确认，其序号为Y，确认号为*+1，同时通知高层应用进程，如图中的箭头。这样从A 到 B 的连接就被释放了，连接处于半关闭状态，相当于主机 A 对主机 B 说“我已经没有数据发送了。但是如果你还有数据要发送，我仍然接收。此后，主机 B 不再接收 A 发来的数据。但假设主机 B 还有一些数据要发给 A，则可以继

7、续发送这种情况很少。主机 A 只要正确收到数据，仍然向B 发送确认。假设主机 B 不再向主机 A 发送数据，其应用进程就通知TCP 释放连接，如图中的箭头。主机 B 发出的连接释放报文段必须将中止位FIN 和确认位 ACK 置 1，并使其序号仍为Y 因为签名发送确实认报文段不消耗序号，但是还必须重复上次已经发送过的ACK*+1。主机 A 必须对此发出确认，将 ACK 置 1，ACK=Y+1,而自己的序号仍然是*+1，因为根据TCP 标准，前面发送过的FIN 报文段要消耗掉一个序号。这样就把B 到 A 的反方向的连接释放掉。主机 A 的 TCP 再向其应用进程报告，整个连接已经全部释放。2.4

8、实验步骤步骤步骤 1 1在 Wireshark 中设置过滤条件，协议为TCPHTTP，地址为本机any，并开场截获报文;步骤步骤 2 2 翻开.sina.，完成后，保存截获的报文并命名为“TCP“TCP*，分析捕获的报文。这里，TCP 的连接和建立采用的是：三次握手方式，本机是，远端主机是。步骤步骤 3 3分析 TCP 连接建立过程的前 3 个报文，填写下表 1：表表 1 1TCPTCP 建立过程的三个报文信息建立过程的三个报文信息字段名称报文序号Sequence NunberACK Number第一条报文1704830289第二条报文1716849291第三条报文1718835237.z.-

9、ACKSYN11291111步骤步骤 4 4 分析截获报文中数据发送局部的第一条TCP 报文及其确认报文，将报文中的字段值填写在表格 2 中。表表 2 2TCPTCP 报文首部信息报文首部信息字段名源端口目标端口序号确认好头部长度保存窗口校验和紧急指针选项长度可变1616323246161616长度发送确认确认字段值发送报文确认报文端口号是唯一标识保存字段字段意义步骤步骤 5 5TCP 连接建立时，其报文首部与其它 TCP 报文不同，有一个 option 字段，它的作用是什么.结合 IEEE802.3 协议规定的以太网最大帧长分析此数据是怎么得出来的.步骤步骤 6 6 分析 TCP 数据传送阶

10、段的前 8 个报文，将报文信息填入表3：表表 3 3TCPTCP 数据传送局部的前数据传送局部的前 8 8 个报文个报文报文序号37443754376437843794380438143824报文种类确认发送确认发送确认发送确认确认序号字段2891112371289290确认号字段10101001数据长度324663446629066290290被确认报文序号289291237290290窗口12316580123165791231659316768167682.5实验总结在实验中，通过分析截获的 TCP 报文首部信息，可以看到首部中的序号、确认号等字段是 TCP 可靠连接的根底。分析 TCP

11、 头部信息，分析“3 次握手过程。通过对数据传送阶段报文的初步分析，了解数据的编码和确认机制。总之，TCP 协议中的各项设置都是为了在数据传输时提供可靠的面向连接的效劳。2.B2.B 编程构造编程构造 UDPUDP 数据包局部数据包局部使用 C 语言构造 UDP 数据包程序。1)UDP 首部和伪首部构造体定义.z.-/*UDP 首部*/struct udphdrunsigned short u_src;unsigned short u_dst;unsigned short u_len;unsigned short u_cksum;char u_dataU_MA*LEN;/UDP 中校验使用的伪

12、首部struct pseudo_headerint srcIp;short udp_len;char rsv;char protocol;unsigned short src_port;unsigned short dsc_port;unsigned short len;unsigned short check_sum;char data2;2构建 UDP 报文数据int build_udp_Package(struct socket_pair*sp,const unsigned char*buf,int len,unsigned char*udpPacket,int*udpPacketLen

13、)*udpplen=sizeof(struct udp_hdr)+len;struct udp_hdr*uh=(struct udp_hdr*)udppkt;unsigned char*dbuf=(udppkt+sizeof(struct udp_hdr);memcpy(dbuf,buf,len);Uh-source=htons(s_port);Uh-dest=htons(d_port);Uh-len=htons(sizeof(struct udp_hdr0)+len);Uh-check=0;Un-check=udpcksum(d_ip,d_port,s_ip,udppkt,sizeof(struct udp_hdr)+len);return udppkt;.z.