计网试验四传输控制协议TCP

1、实验四传输控制协议TCP【实验目的】.掌握TCP协议的报文格式.掌握TCP连接的建立和释放过程.掌握TCP数据传输中编号与确认的过程.掌握TCP协议校验和的计算方法.理解TCP重传机制【实验学时】2学时【实验环境配置】采用网络结构一【实验原理】.TCP报文格式16位源端口号16位目的端口号32位序号32位确认序号4位首 部长度保留（6 位）URGACKPSHRSTSYNF I N16位窗口大小16位校验和16位紧急指针选项数据二.TCP连接的建立TCP是面向连接的协议。在面向连接的环境中，开始传输数据之前，在两个终端之间必须先建立一个连接。对于一个要建立的连接，通信双方必须用彼此的初始化序列号

2、seq和来自对方成功传输确认的应答号ack （指明希望收到的下一个八位组的编号）来同步，习惯上将同步信号写为SYN ,应答信号写为ACK 。整个同步的过程称为三次握手，如图9512JLSY：soq=yACK：ack=X+13 丁、Mty Y 十 1ALK: ack-YM.TCP连接的释放对于一个已经建立的连接，TCP使用四次握手来结束通话（使用一个带有FIN附加标记的报文段）。见四.TCP重传机制TCP每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间 到期，但还没有收到确认，就要重传这一报文段。【实验步骤】按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。练习一：察

3、看TCP连接的建立和释放.主机B、C、D启动协议分析器进行数据捕获，并设置过滤条件（提取 TCP协议）。.主机A启动仿真编辑器，进入 TCP连接视图。在 服务器信息/IP地址”中填入主机 C的IP地址；使用 端口扫描”获取主机C的TCP端口列表，在 服务器信息/端口 中填入主机C的一个TCP端口（大于1024）;点击连接”按钮进行连接。.察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。字段名称报文1报文2报文3Sequence Number139544115736950459411395441158Acknowledgement Number01139544115813695045942ACK111S

4、YN110TC选接建立时，前两个报文的首部都有一个 maximum segment size”字段, 它的值是多少？作用是什么？结合IEEE802.3协议规定的以太网最大帧长度分 析此数据是怎样得出的。答：1460;由发送端指定，表明了能在网络上传输的最大的段尺寸；maximum segment size = MTU -20 （IP 首部）-20 （TCP首部）。.主机A断开与主机 C的TCP连接。5.察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。字段名称报文4报文5报文6报文7Sequence Number1395441158369504594236950459421395441159Acknow

5、ledgement Number3695045942139544115913954411593695045943ACK1111SYN1010结合步骤3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立连接和四次握手的释放连接 过程，理解序号、确认号等字段在 TCP可靠连接中所起的作用。练习二：利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包本练习将主机 A和B作为一组，主机 C和D作为一组，主机 E和F作为一组，现 仅以主机A和B为例，说明实验步骤。在本实验中由于TCP连接有超时时间的限制，故仿真编辑器和协议分析器的两位同学要默契配合，某些步骤（如计算TCP校验和）要求熟练、迅速。为了实现TCP三次握手过程的仿真，发

6、送第一个连接请求帧之前，仿真端主机应该 使用仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能来防止系统干扰（否则计算机 系统的网络会对该请求帧的应答帧发出拒绝响应）。通过手工编辑TCP数据包实验，要求理解实现 TCP连接建立、数据传输以及断开连接的全过程。在编辑的过程中注意体会TCP首部中的序列号和标志位的作用。首先选择服务器主机上的一个进程作服务器进程，并向该服务器进程发送一个建立连接请 求报文，对应答的确认报文和断开连接的报文也编辑发送。其步骤如下：.主机B启动协议分析器捕获数据，设置过滤条件（提取 http协议）。.主机A上启动仿真编辑器，在界面初始状态下，程序会自动新建一个单帧，可以利

7、 用仿真编辑器打开时默认的以太网帧进行编辑。.填写该帧的以太网协议首部， 其中：源MAC地址：主机A的MAC地址。目的MAC地址：服务器的 MAC地址。协议类型或数据长度：0800 （IP协议）。.填写IP协议头信息，其中：高层协议类型：6 （上层协议为TCP）。总长度：40 （IP首部+TCP首部）。源IP地址：主机A的IP地址。目的IP地址：服务器的IP地址（0）。其它字段任意。应用前面学到的知识计算IP首部校验和。.填写TCP协议信息，其中：源端口:任意大于 1024的数，不要使用下拉列表中的端口。目的端口: 80 （HTTP协议）。序列号：选择一个序号 ISN （假设194258988

8、5）,以后的数据都按照这个来填。 确认号：0。首部长度和标志位：5002 （即长度20字节，标志SYN=1 ）。 窗口大小：任意。紧急指针：0。使用协议仿真编辑器的手动计算”方法计算校验和；再使用协议仿真编辑器的自动计算”方法计算校验和。将两次计算结果相比较，若结果不一致，则重新计算。TCP在计算校验和时包括哪些内容？将设置完成的数据帧复制2份；修改第二帧的TCP层的首部长度和标志”位为5010 （即标志位ACK=1 ）, TCP层的序号”为 1942589885+1。修改第三帧的 TCP层的首部长度和标志”位为5011 （即标志位 ACK=1、FIN=1）, TCP 层的 序号”为 1942

9、589885+1。.在发送该TCP连接请求之前，先 ping 一次目标服务器，让目标服务器知道自己的 MAC地址。.使用仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，为TCPIP协议栈过滤掉收到 的TCP数据。.点击菜单栏中的发送”按钮，在弹出对话框中选择发送第一帧。.我们假设接收字节序号为：3246281765,修改第二帧和第三帧的 TCP层的“ACK确认序号”的值：3246281766。.计算第二帧的TCP校验和，将该帧发送。对服务器的应答报文进行确认。.计算第三帧的TCP校验和，将该帧发送。断开连接，完成TCP连接的全过程。.协议分析器一端截获相应的请求及应答报文并分析，注意观察含话

10、分析”中的会话过程。.仿真端主机使用 防真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/停止屏蔽”功能，恢复正常网络功由由(Q 设.0) WQ(W)月4142 1日日一 口口小量 ”一日的地址ll”160.6231her,., da? El 430日440O133B-0C07&A |00133B-OC2CA7上7216062|1721601530000000s OOOOOOlOt 00000020： 00000030:00133B-UC2CA7 00133B-OCO7DAS 2CCH OR- 0rn7TA OO133B-OC2c 25OO 13 3B OC 2C A7 OO 13OO 2C 09 52 40

11、OO 80 06OO OF00TCPFoct 1473 7 (TT HhefiOflKQT i C- n (f98tf-丁融套号和* 10303BOC07DA08OO4500aLeNiDD2cACIOOO3EACIO ( . H0 -73C991BE1 1.y . . . r r sOOOOOOOO，1I1 A 1 IT 目的IP地址=172 16 0.253-一(传、J ，S) WUOC) MKh(H) (W百 mm让iwh -OTOA OOE04C-E64EEC TCP (代惴栓，|E&)： HMX A090 80 62534KBC 00133B-0C070A TCF (依公lEUC):

12、Fort 0 1030 . 253172.16.0. - o丁生有时胸，iTT MHhXSl 6 ocr助3)丁 ,护&P = 0K?C (correctIT IFt0 OOKO4C-E84EErTCF (1#M : roi c 163A - 80m4- ini i - i.：。】 0013)B-0C07DA OOEO4C-E64EECTCF (HM IffI ： Fort 1030 - tO2S3OOEO4r-K64EEC 00133B-0C07DA TCF咻C): Fort 0 * 10 53 I 7 3。6、07 PA oe OO 4S OO 40*，。 AC 10 00 3E AC 1

13、0 .( MB 二，r bo OO 00 OO K y t-M OO OOTrr，?.丁丁TJ r rfO0E04C-E84EECU.-72.16.O.2S3中毋不惴咬初叫议）：Port 1030 80 No JOO OUDC 07 DA OO EO OO 40 OO 40 G19 30 2A OO3Erc or oo ” nn10 OO Ft* AC IO：OO :“ ：OO（y）女.仁）anew）制勒（印*BM|tOS33B-OC07IUI OOEO4C ”4!：工十172 A6.O.2SS 00E04C-E84EEC 00133B-0C070A 172.16.tcp （件1吃wa或:ro

14、ct ao toso .练习三：TCP的重传机制本练习将主机 A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以 主机A和B为例，说明实验步骤。.主机B启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取 TCP协议）。.主机A启动仿真编辑器，进入 TCP连接视图。在 服务器信息/IP地址”中填入主机 B的IP地址；使用 端口扫描”获取主机B的TCP端口列表，在 服务器信息/端口” 中填入主机B的一个TCP端口（大于1024）;点击连接”按钮进行连接。.主机A向主机B发送一条信息。.主机B使用 仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，过滤掉接收到的 TCP 数据。.主机A向主机

15、B再发送一条信息。.主机B刷新捕获显示，当发现 含话分析视图”中有两条以上超时重传报文后，使用 仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/停止屏蔽”功能，恢复正常网络功能。.主机A向主机B再发送一条信息，之后断开连接。.主机B停止捕获数据。依据 含话分析视图”显示结果，绘制本练习的数据报交互图。【思考问题】.试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。答：我们知道，3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都 知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发 送和确认。现在把三次握手改成仅需要两次握手，死

16、锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机A和B之间的通信，假定 B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道 A建议什么样的序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B认为连接还未建立成功，将忽略 A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而 A在发出的 分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。.使用TCP对实时话音数据的传输有没有什么问题？使用UDP在传送数据文件时会有什么问题？答：首先如果语音数据不是实时播放（边接受边播放）就可以使用TCP,因为TCP传输可靠。接收端用 TCP讲话音数据接受完毕后，可以在以后的任何时间进行播放。但假定是实 时传输，则必须使用 UDP。其次