实验3-网络协议分析Ethereal

实验3_网络协议分析Ethereal一、实验目的1.了解网络协议分析工具Ethereal（现名为Wireshark）的基本使用方法。2.通过捕获和分析网络数据包，深入理解常见网络协议（如TCP、UDP、IP等）的工作原理和数据传输过程。3.掌握利用协议分析工具解决网络故障和优化网络性能的基本技巧。

二、实验环境1.安装了Ethereal（Wireshark）软件的计算机。2.连接到网络的实验环境，可进行正常的网络通信。

三、实验步骤

（一）Ethereal的安装与启动1.下载Ethereal（Wireshark）软件包，并按照安装向导进行安装。安装过程中注意选择合适的安装路径和组件。2.安装完成后，在桌面或开始菜单中找到Ethereal（Wireshark）的快捷方式，双击启动软件。

（二）捕获网络数据包1.打开Ethereal（Wireshark）后，首先出现的是主界面。在主界面中，可以看到几个主要的区域，包括菜单栏、工具栏、过滤器栏、数据包列表窗格、数据包详细信息窗格和数据包字节内容窗格。2.选择要捕获数据包的网络接口。在Ethereal（Wireshark）中，通常会列出计算机上可用的网络接口，如以太网接口、无线网卡接口等。根据实际情况选择相应的接口，然后点击"Start"按钮开始捕获数据包。3.在捕获数据包的过程中，可以进行一些简单的操作。例如，可以暂停捕获（点击"Stop"按钮）、继续捕获（点击"Resume"按钮）、清除已捕获的数据包（点击"Clear"按钮）等。

（三）过滤数据包1.在实际网络环境中，捕获到的数据包数量可能非常庞大，为了更有针对性地分析特定类型的数据包，需要使用过滤器。2.在过滤器栏中，可以输入过滤表达式。例如，如果要只显示TCP协议的数据包，可以输入"tcp"；如果要显示源IP地址为00的数据包，可以输入"ip.src==00"。3.还可以使用逻辑运算符（如&&、||、!）来组合多个过滤条件。例如，要显示源IP地址为00且目的端口为80的TCP数据包，可以输入"ip.src==00&&tcp.dstport==80"。

（四）分析TCP协议数据包1.捕获一些包含TCP协议的数据包后，在数据包列表窗格中查看数据包的相关信息。每个数据包会显示序号、时间戳、源IP地址和端口、目的IP地址和端口、协议类型等。2.双击某个TCP数据包，在数据包详细信息窗格中查看更详细的信息。可以看到TCP协议的各个字段，如源端口、目的端口、序列号、确认号、标志位（SYN、ACK、FIN等）等。3.分析TCP连接的建立过程。可以看到客户端向服务器发送SYN包，服务器收到后返回SYN+ACK包，客户端再发送ACK包，完成TCP连接的建立。4.观察TCP数据传输过程中的数据包。可以看到数据包中的数据部分是如何在TCP协议的控制下进行传输和确认的。例如，客户端发送数据后，服务器会返回ACK包确认收到数据。5.分析TCP连接的关闭过程。可以看到客户端发送FIN包请求关闭连接，服务器返回ACK包，然后服务器也发送FIN包，客户端再返回ACK包，完成连接的关闭。

（五）分析UDP协议数据包1.捕获一些包含UDP协议的数据包后，同样在数据包列表窗格和详细信息窗格中查看相关信息。2.观察UDP数据包的结构，包括源端口、目的端口、长度、校验和等字段。3.分析UDP协议在无连接情况下的数据传输。例如，查看应用程序如何通过UDP协议发送和接收数据，了解UDP协议的简单性和高效性。

（六）分析IP协议数据包1.捕获包含IP协议的数据包，查看IP数据包的基本信息，如版本、首部长度、总长度、源IP地址、目的IP地址等。2.分析IP数据包的分片和重组过程。当数据包的长度超过网络的MTU（最大传输单元）时，IP协议会对数据包进行分片，在接收端再进行重组。3.观察IP协议的路由功能。通过查看数据包的源IP地址、目的IP地址和TTL（生存时间）字段，了解数据包在网络中的传输路径和跳数。

（七）分析其他协议数据包1.除了TCP、UDP、IP协议外，还可以捕获和分析其他常见协议的数据包，如HTTP、FTP、SMTP等。2.以HTTP协议为例，捕获一些HTTP请求和响应数据包，分析其格式和内容。可以看到HTTP请求包包含请求方法（如GET、POST）、请求的URL、HTTP版本等信息；HTTP响应包包含状态码、响应头和响应体等信息。3.通过分析不同协议的数据包，进一步了解各种应用层协议如何在网络协议栈的支持下实现数据的传输和交互。

（八）保存和导出数据包1.在捕获到需要分析的数据包后，可以将其保存下来以便后续进一步分析。点击菜单栏中的"File">"Save"或"SaveAs"，选择合适的文件格式（如.cap）保存数据包。2.还可以将数据包中的数据导出为文本文件或其他格式。例如，对于HTTP数据包，可以将其响应体导出为文本文件，以便查看网页内容等。

四、实验结果与分析

（一）TCP协议分析结果1.成功捕获到TCP连接建立、数据传输和连接关闭的数据包序列。通过分析这些数据包，可以清晰地看到TCP协议通过三次握手建立连接，然后在可靠的基础上进行数据传输，最后通过四次挥手关闭连接的过程。2.在数据传输过程中，观察到TCP协议通过序列号和确认号来确保数据的正确传输。发送方按照顺序发送数据包，接收方通过确认号告知发送方哪些数据包已经正确接收，从而实现了可靠的数据传输。3.对于TCP连接的关闭过程，分析了FIN包和ACK包的交互，理解了如何有序地关闭连接，避免数据丢失和资源浪费。

（二）UDP协议分析结果1.捕获到的UDP数据包显示了其简单的结构，包括源端口、目的端口、长度和校验和等字段。2.观察到UDP协议在无连接的情况下快速传输数据的特点。由于UDP没有TCP那样的可靠性机制，所以数据传输的效率较高，但可能会出现数据丢失的情况。3.分析了UDP协议在一些应用场景中的使用，如DNS查询、视频流传输等，理解了UDP协议适用于对实时性要求较高但对可靠性要求相对较低的应用。

（三）IP协议分析结果1.IP数据包的分析展示了其基本的头部信息，如版本、首部长度、总长度、源IP地址和目的IP地址等。通过这些信息，可以了解数据包的基本属性和传输路径。2.观察到IP协议的分片和重组过程。当数据包长度超过网络MTU时，会进行分片，接收端再将分片后的数据包重组为完整的数据包。这一过程确保了数据包能够在不同MTU的网络中正确传输。3.通过分析IP数据包的TTL字段，了解了数据包在网络中的生存时间和路由跳数。当TTL值为0时，数据包会被丢弃，从而避免了数据包在网络中无限循环。

（四）其他协议分析结果1.HTTP协议分析结果显示了HTTP请求和响应数据包的详细格式。通过分析请求方法、URL、状态码、响应头和响应体等信息，了解了HTTP协议如何在浏览器和服务器之间传输网页数据。2.FTP协议分析结果展示了FTP控制连接和数据连接的建立过程，以及文件传输过程中数据包的交互。理解了FTP协议如何实现文件的上传和下载。3.SMTP协议分析结果呈现了邮件发送过程中SMTP命令和响应的交互。了解了SMTP协议如何在邮件客户端和邮件服务器之间传输邮件。

五、实验总结1.通过本次实验，熟练掌握了Ethereal（Wireshark）网络协议分析工具的使用方法。能够通过该工具捕获网络数据包，并利用过滤器进行针对性的数据包筛选。2.深入理解了TCP、UDP、IP等常见网络协议的工作原理和数据传输过程。通过分析实际捕获的数据包，清晰地看到了协议之间的协同工作以及如何实现可靠或高效的数据传输。3.掌握了利用协议分析工具解决网络故障和优化网络性能的基本思路。例如，通过分析数据包的丢失、重传等情况，可以发现网络中可能存在的问题，并采取相应的措施进行优化。4.本次实验为进一步学习和研究网络协议提供了实践经验，有助于更好地理解网络通信的本质，为今后从事网络相关的工作打下了坚实的基础。

在实验过程中，也遇到了一些问题。例如，在捕获数据包时，可能会受到网络环境的影响，导致数据包捕获不完整或出现丢包现象。在分析数据包时，对于一些复杂的协议字段和交互过程，需要花费较多的时间去理解和分析。通过不断地尝试和查阅资料，逐步解决了这些问题，提高了实验的效果和自身的能力。

六、思考与拓展1.思考如何利用Ethereal（Wireshark）分析更复杂