计算机网络实验六.doc

福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：计算机网络姓 名：系：计算机专 业：计算机科学与技术年 级：2010级学 号：指导教师：周术诚职 称：2011年 11 月 1 日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1234567891011121314151617181920福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告专业： 计算机科学与技术 年级： 2010级 姓名： 巫龙龙学号： 102260013118 实验课程： 计算机网络 实验室号：_513_ 实验设备号： 120 实验时间： 2011-11-1 指导教师签字： 成绩： 实验六 TCP协议分析1实验目的和要求1理解TCP报文段首部各字段的含义； 2理解TCP建立连接的三次握手机制； 3了解TCP的确认机制； 4了解TCP的流量控制和拥塞控制。 2实验原理TCP是因特网中最主要的运输层协议，它能够在两个应用程序之间提供可靠的、有序的数据流传输，能够检测在传输过程中分组是否丢失、失序和改变，并利用重传机制保证分组可靠地传输到接收方。 TCP的首部包含20字节的固定部分和40字节的选项部分，其格式如下图所示:首先是源端口和目的端口，各占2个字节。服务器提供服务的端口号是固定的，比如：WWW服务的端口号是80，而客户端的端口号是由操作系统随机分配一个用户端口号。TCP提供字节流服务，它为字节流中的每个字节编号，首部中的序号表示报文段中第一个字节在整个字节流中的编号。接收方用确认号表示它期望接收的数据流中下一个字节编号，它向发送方表明确认号之前的字节接收方都已经正确接收了。数据偏移字段指报文段的数据部分距离首部的字节数，也就是指报文段的首部部分的长度。标志位部分包含6个标志位，分别是：ACK，PUSH，URG， SYN，FIN，RESET。ACK位表明确认号字段是否有效；PUSH位表示发送端应用程序要求数据一传输到发送缓存就立即发送给接收方；SYN、FIN、RESET三位用来建立连接和关闭连接；URG和紧急指针通常较少使用。接收端利用窗口字段通知发送方它能够接收多大数据量，这样，发送方就不会发送太多的数据，以至于接收方的接收缓存发生溢出，导致数据丢失。检验和字段是接收方用来检验接收的报文段在传输过程中是否出现了比特错。CP重传机制：当发送方传输一个报文段的同时启动一个重传计时器，当该报文段的确认到达时，这个计时器就会取消，如果这个计时器超时，那么数据将会被重传。TCP在重传之前，并不总是等待重传计时器超时，TCP也会把一系列重复确认的报文段当作是数据丢失的先兆。3主要仪器设备（实验用的软硬件环境） 本实验在连接Internet的私有家庭网络环境中进行，需要的设备有PC机一台，线缆调制解调器，网络监听软件WireShark。实验配置图如下：4实验内容1找出一个完整的TCP过程； 2分析TCP连接建立时的三次握手报文； 3分析TCP的确认机制； 4分析TCP的超时重传机制； 5. 找出TCP数据包，解释TCP的流量控制和拥塞控制机制。5操作方法与实验步骤1捕获数据 (1) 在PC机上运行WireShark，设置过滤条件为：not broadcast and not multicast,以过滤广播包和广播包，点击Start按钮开始监听。 (2) 打开IE浏览器，在网址中输入：，进行数据捕获，并将监听结果保存在文件5-1.pcap中。2TCP连接建立过程 TCP连接是通过称为三次握手的三个报文来建立的，在文件5-1.pcap中的第3-5条记录就是三次握手。（1）第一次握手 第一条报文是没有携带数据的SYN报文，其首部中的SYN位为1，这个报文段里的序号被设置成一个随机数，观察第1条监听记录，在窗口上方的列表框中选择第一条监听记录，在窗口中间的协议框里，点击“Transmission Control Protocol”，展开TCP协议部分，选择序号（Sequence Number），在协议框中可以看到序号是0(图1)，这个0只是逻辑序号（Relative Sequence Number）。真正的序号是(2)图中所示的 d6 64 88 bb (1) (2)（2）第二次握手SYN报文通常是客户端发送给服务器端，请求建立连接。如果服务器正在监听并接受了连接请求，将发送一个响应报文（第2条监听记录）给客户端，它就是第二次握手报文，这个报文的SYN=1，ACK=1，通常也称之为SYN+ACK报文。在列表框中选择第2条监听记录，在协议框中展开TCP协议部分，在“Flags”处可看到标志位：SYN和ACK。选择“Sequence Number”，可以看到SYN+ACK报文也有一个初始序号（在这里是：逻辑值为0，原始框中的值为1e 9c 0c 72），但这个初始序号是服务器端的初始序号，与第一次握手报文中的初始序号值无关。也就是说，客户端和服务器都要发送数据，而各自的序号值相对独立。在协议框中选择“Acknowledgement Number”，我们注意到，第2条监听记录中报文段的确认号字段为1（也是逻辑序号），在原始框中的值为“d6 64 88 bc”，它正好等于第一次握手报文中的序号值+1。这解释了TCP的确认机制，表明服务器端已经收到了客户端发来的第0个或第“d6 64 88 bb”字节，期望接收第1个或第“d6 64 88 bc”字节开始（SYN报文不携带数据，但要消费一个序号）。（3）第三次握手最后，客户端发送带有ACK的报文段（第5条监听记录）来完成三次握手。这个报文段确认服务器端发送的SYN+ACK报文。在列表框中选择第5条监听记录，在协议框中展开TCP协议部分，在“Flags”处可看到标志位：SYN和ACK。选择“Sequence Number”，可以看到SYN+ACK报文也有一个初始序号（在这里是：逻辑值为1，原始框中的值为d6 64 88 bc）正好与第二次握手所期望接收的值一致。Acknowlddgement number 的值为1e 9c 0c 73 正好是第二次握手中的值（1e 9c 0c 72）+1三次握手也会协商连接的某些属性，例如，协商最大报文段长度，是否允许选择确认功能等。比如，在5-1.pcap文件中的第1条和第2条监听记录中，展开窗口中间的协议框中的TCP协议部分，点击“Options”,可以看到，客户端和服务器端协商最大报文段值MSS为1460字节，且采用选择确认机制。3TCP字节流第6条监听记录是客户端向服务器端发送的HTTP请求页面报文，可以在协议框中看到源端口号是3944（由客户端操作系统随机选择的），目的端口号是80（服务器端提供WWW服务的固定端口号）。这条记录是客户端向服务器端发送的第3个报文段，第1个报文段是建立连接时的第一次握手报文（第3条监听记录），它是SYN报文，要消费一个序号0，第2个报文段是建立连接时的第三次握手报文（第5条监听记录），它是ACK报文，不占用序号。所以第6条监听记录的序号值仍是1.在协议框中展开“Frame”，可以看到，WireShark监听到的帧大小（Frame Length）是661字节。展开”Transmission Control Protocol”，可以看到，序号为1， Next sequence number: 600 (relative sequence number)，这个值说明客户端在第6条记录中发送了1-599字节的数据给服务器端.在5-1.pcap中，我们观察到TCP接收方发送出报文段中“通知窗口”的大小（65535字节）都大于MSS（=1460字节），接收方不会出现缓冲区溢出现象。因此，体现不出TCP进行流量控制和拥塞的效果.4. TCP重传机制 在5-1.pcap中的列表框里，默认情况下，黑底红字的记录是TCP报文丢失重传的监听记录（Bad TCP）。 观察第12条记录，在列表框的info列中显示“TCP Previous segment lost”，说明第11条记录丢失，第11条记录是服务器发送给客户端的对第10条记录的确认报文。于是，客户端发送第13条记录给服务器端，它的确认号是1，表明客户端没有收到服务器端发送的第11条记录。服务器端发送第14条记录对第13条记录进行确认。客户端发送第15条记录，其确认号还是1，重复表明它没有接收到序号为1的报文（即第5条记录）。于是，服务器端向客户端发送第16条，第16条记录是对第12条记录的重传。5. TCP连接释放过程TCP连接释放过程通过四次握手报文来完成。当两端交换带有FIN标志的TCP报文段，并且两端都确认另一端发送的FIN包时，TCP连接会被关闭。FIN=1表示一方没有更多新的数据要发送，但那些重传数据仍会被传送，直到接收端确认了所有信息。 在5-1.pcap中，第19-22条记录是释放TCP连接的4次握手报文。 （1）第一次握手 第19条记录是服务器端发给客户端的FIN报文（序号为2470，确认号为1236），告诉客户端它已经发送完数据了。此时，服务器端不再发送数据，但可以继续接收数据。 （2）第二次握手 接着，客户端回应一个ACK报文（第20条记录，序号为1236，确认号为2471）给服务器端，表示对第19条记录的确认，告诉服务器端