計(jì)網(wǎng)試驗(yàn)四傳輸控制協(xié)議TCP

1、實(shí)驗(yàn)四傳輸控制協(xié)議TCP【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握TCP協(xié)議的報(bào)文格式.掌握TCP連接的建立和釋放過(guò)程.掌握TCP數(shù)據(jù)傳輸中編號(hào)與確認(rèn)的過(guò)程.掌握TCP協(xié)議校驗(yàn)和的計(jì)算方法.理解TCP重傳機(jī)制【實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)】2學(xué)時(shí)【實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置】采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一【實(shí)驗(yàn)原理】.TCP報(bào)文格式16位源端口號(hào)16位目的端口號(hào)32位序號(hào)32位確認(rèn)序號(hào)4位首 部長(zhǎng)度保留（6 位）URGACKPSHRSTSYNF I N16位窗口大小16位校驗(yàn)和16位緊急指針選項(xiàng)數(shù)據(jù)二.TCP連接的建立TCP是面向連接的協(xié)議。在面向連接的環(huán)境中，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)之前，在兩個(gè)終端之間必須先建立一個(gè)連接。對(duì)于一個(gè)要建立的連接，通信雙方必須用彼此的初始化序列號(hào)

2、seq和來(lái)自對(duì)方成功傳輸確認(rèn)的應(yīng)答號(hào)ack （指明希望收到的下一個(gè)八位組的編號(hào)）來(lái)同步，習(xí)慣上將同步信號(hào)寫為SYN ,應(yīng)答信號(hào)寫為ACK 。整個(gè)同步的過(guò)程稱為三次握手，如圖9512JLSY：soq=yACK：ack=X+13 丁、Mty Y 十 1ALK: ack-YM.TCP連接的釋放對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建立的連接，TCP使用四次握手來(lái)結(jié)束通話（使用一個(gè)帶有FIN附加標(biāo)記的報(bào)文段）。見(jiàn)四.TCP重傳機(jī)制TCP每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段，就對(duì)這個(gè)報(bào)文段設(shè)置一次計(jì)時(shí)器。只要計(jì)時(shí)器設(shè)置的重傳時(shí)間 到期，但還沒(méi)有收到確認(rèn)，就要重傳這一報(bào)文段?！緦?shí)驗(yàn)步驟】按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖連接網(wǎng)絡(luò)，使用拓?fù)潋?yàn)證檢查連接的正確性。練習(xí)一：察

3、看TCP連接的建立和釋放.主機(jī)B、C、D啟動(dòng)協(xié)議分析器進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲，并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 TCP協(xié)議）。.主機(jī)A啟動(dòng)仿真編輯器，進(jìn)入 TCP連接視圖。在 服務(wù)器信息/IP地址”中填入主機(jī) C的IP地址；使用 端口掃描”獲取主機(jī)C的TCP端口列表，在 服務(wù)器信息/端口 中填入主機(jī)C的一個(gè)TCP端口（大于1024）;點(diǎn)擊連接”按鈕進(jìn)行連接。.察看主機(jī)B、C、D捕獲的數(shù)據(jù)，填寫下表。字段名稱報(bào)文1報(bào)文2報(bào)文3Sequence Number139544115736950459411395441158Acknowledgement Number01139544115813695045942ACK111S

4、YN110TC選接建立時(shí)，前兩個(gè)報(bào)文的首部都有一個(gè) maximum segment size”字段, 它的值是多少？作用是什么？結(jié)合IEEE802.3協(xié)議規(guī)定的以太網(wǎng)最大幀長(zhǎng)度分 析此數(shù)據(jù)是怎樣得出的。答：1460;由發(fā)送端指定，表明了能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖畲蟮亩纬叽?；maximum segment size = MTU -20 （IP 首部）-20 （TCP首部）。.主機(jī)A斷開(kāi)與主機(jī) C的TCP連接。5.察看主機(jī)B、C、D捕獲的數(shù)據(jù)，填寫下表。字段名稱報(bào)文4報(bào)文5報(bào)文6報(bào)文7Sequence Number1395441158369504594236950459421395441159Acknow

5、ledgement Number3695045942139544115913954411593695045943ACK1111SYN1010結(jié)合步驟3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立連接和四次握手的釋放連接 過(guò)程，理解序號(hào)、確認(rèn)號(hào)等字段在 TCP可靠連接中所起的作用。練習(xí)二：利用仿真編輯器編輯并發(fā)送TCP數(shù)據(jù)包本練習(xí)將主機(jī) A和B作為一組，主機(jī) C和D作為一組，主機(jī) E和F作為一組，現(xiàn) 僅以主機(jī)A和B為例，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟。在本實(shí)驗(yàn)中由于TCP連接有超時(shí)時(shí)間的限制，故仿真編輯器和協(xié)議分析器的兩位同學(xué)要默契配合，某些步驟（如計(jì)算TCP校驗(yàn)和）要求熟練、迅速。為了實(shí)現(xiàn)TCP三次握手過(guò)程的仿真，發(fā)

6、送第一個(gè)連接請(qǐng)求幀之前，仿真端主機(jī)應(yīng)該 使用仿真編輯器/工具菜單/TCP屏蔽/啟動(dòng)屏蔽”功能來(lái)防止系統(tǒng)干擾（否則計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)該請(qǐng)求幀的應(yīng)答幀發(fā)出拒絕響應(yīng)）。通過(guò)手工編輯TCP數(shù)據(jù)包實(shí)驗(yàn)，要求理解實(shí)現(xiàn) TCP連接建立、數(shù)據(jù)傳輸以及斷開(kāi)連接的全過(guò)程。在編輯的過(guò)程中注意體會(huì)TCP首部中的序列號(hào)和標(biāo)志位的作用。首先選擇服務(wù)器主機(jī)上的一個(gè)進(jìn)程作服務(wù)器進(jìn)程，并向該服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送一個(gè)建立連接請(qǐng) 求報(bào)文，對(duì)應(yīng)答的確認(rèn)報(bào)文和斷開(kāi)連接的報(bào)文也編輯發(fā)送。其步驟如下：.主機(jī)B啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)，設(shè)置過(guò)濾條件（提取 http協(xié)議）。.主機(jī)A上啟動(dòng)仿真編輯器，在界面初始狀態(tài)下，程序會(huì)自動(dòng)新建一個(gè)單幀，可以利

7、 用仿真編輯器打開(kāi)時(shí)默認(rèn)的以太網(wǎng)幀進(jìn)行編輯。.填寫該幀的以太網(wǎng)協(xié)議首部， 其中：源MAC地址：主機(jī)A的MAC地址。目的MAC地址：服務(wù)器的 MAC地址。協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：0800 （IP協(xié)議）。.填寫IP協(xié)議頭信息，其中：高層協(xié)議類型：6 （上層協(xié)議為TCP）?？傞L(zhǎng)度：40 （IP首部+TCP首部）。源IP地址：主機(jī)A的IP地址。目的IP地址：服務(wù)器的IP地址（0）。其它字段任意。應(yīng)用前面學(xué)到的知識(shí)計(jì)算IP首部校驗(yàn)和。.填寫TCP協(xié)議信息，其中：源端口:任意大于 1024的數(shù)，不要使用下拉列表中的端口。目的端口: 80 （HTTP協(xié)議）。序列號(hào)：選擇一個(gè)序號(hào) ISN （假設(shè)194258988

8、5）,以后的數(shù)據(jù)都按照這個(gè)來(lái)填。 確認(rèn)號(hào)：0。首部長(zhǎng)度和標(biāo)志位：5002 （即長(zhǎng)度20字節(jié)，標(biāo)志SYN=1 ）。 窗口大?。喝我?。緊急指針：0。使用協(xié)議仿真編輯器的手動(dòng)計(jì)算”方法計(jì)算校驗(yàn)和；再使用協(xié)議仿真編輯器的自動(dòng)計(jì)算”方法計(jì)算校驗(yàn)和。將兩次計(jì)算結(jié)果相比較，若結(jié)果不一致，則重新計(jì)算。TCP在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括哪些內(nèi)容？將設(shè)置完成的數(shù)據(jù)幀復(fù)制2份；修改第二幀的TCP層的首部長(zhǎng)度和標(biāo)志”位為5010 （即標(biāo)志位ACK=1 ）, TCP層的序號(hào)”為 1942589885+1。修改第三幀的 TCP層的首部長(zhǎng)度和標(biāo)志”位為5011 （即標(biāo)志位 ACK=1、FIN=1）, TCP 層的 序號(hào)”為 1942

9、589885+1。.在發(fā)送該TCP連接請(qǐng)求之前，先 ping 一次目標(biāo)服務(wù)器，讓目標(biāo)服務(wù)器知道自己的 MAC地址。.使用仿真編輯器/工具菜單/TCP屏蔽/啟動(dòng)屏蔽”功能，為TCPIP協(xié)議棧過(guò)濾掉收到 的TCP數(shù)據(jù)。.點(diǎn)擊菜單欄中的發(fā)送”按鈕，在彈出對(duì)話框中選擇發(fā)送第一幀。.我們假設(shè)接收字節(jié)序號(hào)為：3246281765,修改第二幀和第三幀的 TCP層的“ACK確認(rèn)序號(hào)”的值：3246281766。.計(jì)算第二幀的TCP校驗(yàn)和，將該幀發(fā)送。對(duì)服務(wù)器的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)。.計(jì)算第三幀的TCP校驗(yàn)和，將該幀發(fā)送。斷開(kāi)連接，完成TCP連接的全過(guò)程。.協(xié)議分析器一端截獲相應(yīng)的請(qǐng)求及應(yīng)答報(bào)文并分析，注意觀察含話

10、分析”中的會(huì)話過(guò)程。.仿真端主機(jī)使用 防真編輯器/工具菜單/TCP屏蔽/停止屏蔽”功能，恢復(fù)正常網(wǎng)絡(luò)功由由(Q 設(shè).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-丁融套號(hào)和* 10303BOC07DA08OO4500aLeNiDD2cACIOOO3EACIO ( . H0 -73C991BE1 1.y . . . r r sOOOOOOOO，1I1 A 1 IT 目的IP地址=172 16 0.253-一(傳、J ，S) WUOC) MKh(H) (W百 mm讓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丁生有時(shí)胸，iTT MHhXSl 6 ocr助3)丁 ,護(hù)&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中毋不惴咬初叫議）：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 .練習(xí)三：TCP的重傳機(jī)制本練習(xí)將主機(jī) A和B作為一組，主機(jī)C和D作為一組，主機(jī)E和F作為一組?，F(xiàn)僅以 主機(jī)A和B為例，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟。.主機(jī)B啟動(dòng)協(xié)議分析器開(kāi)始捕獲數(shù)據(jù)并設(shè)置過(guò)濾條件（提取 TCP協(xié)議）。.主機(jī)A啟動(dòng)仿真編輯器，進(jìn)入 TCP連接視圖。在 服務(wù)器信息/IP地址”中填入主機(jī) B的IP地址；使用 端口掃描”獲取主機(jī)B的TCP端口列表，在 服務(wù)器信息/端口” 中填入主機(jī)B的一個(gè)TCP端口（大于1024）;點(diǎn)擊連接”按鈕進(jìn)行連接。.主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一條信息。.主機(jī)B使用 仿真編輯器/工具菜單/TCP屏蔽/啟動(dòng)屏蔽”功能，過(guò)濾掉接收到的 TCP 數(shù)據(jù)。.主機(jī)A向主機(jī)

15、B再發(fā)送一條信息。.主機(jī)B刷新捕獲顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn) 含話分析視圖”中有兩條以上超時(shí)重傳報(bào)文后，使用 仿真編輯器/工具菜單/TCP屏蔽/停止屏蔽”功能，恢復(fù)正常網(wǎng)絡(luò)功能。.主機(jī)A向主機(jī)B再發(fā)送一條信息，之后斷開(kāi)連接。.主機(jī)B停止捕獲數(shù)據(jù)。依據(jù) 含話分析視圖”顯示結(jié)果，繪制本練習(xí)的數(shù)據(jù)報(bào)交互圖?！舅伎紗?wèn)題】.試用具體例子說(shuō)明為什么在運(yùn)輸連接建立時(shí)要使用三次握手。說(shuō)明如不這樣做可能會(huì)出現(xiàn)什么情況。答：我們知道，3次握手完成兩個(gè)重要的功能，既要雙方做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作（雙方都 知道彼此已準(zhǔn)備好），也要允許雙方就初始序列號(hào)進(jìn)行協(xié)商，這個(gè)序列號(hào)在握手過(guò)程中被發(fā) 送和確認(rèn)?，F(xiàn)在把三次握手改成僅需要兩次握手，死

16、鎖是可能發(fā)生的。作為例子，考慮計(jì)算機(jī)A和B之間的通信，假定 B給A發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求分組，A收到了這個(gè)分組，并發(fā)送了確認(rèn)應(yīng)答分組。按照兩次握手的協(xié)定，A認(rèn)為連接已經(jīng)成功地建立了，可以開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)分組?？墒?，B在A的應(yīng)答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道A是否已準(zhǔn)備好，不知道 A建議什么樣的序列號(hào)，B甚至懷疑A是否收到自己的連接請(qǐng)求分組。在這種情況下，B認(rèn)為連接還未建立成功，將忽略 A發(fā)來(lái)的任何數(shù)據(jù)分組，只等待連接確認(rèn)應(yīng)答分組。而 A在發(fā)出的 分組超時(shí)后，重復(fù)發(fā)送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。.使用TCP對(duì)實(shí)時(shí)話音數(shù)據(jù)的傳輸有沒(méi)有什么問(wèn)題？使用UDP在傳送數(shù)據(jù)文件時(shí)會(huì)有什么問(wèn)題？答：首先如果語(yǔ)音數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)播放（邊接受邊播放）就可以使用TCP,因?yàn)門CP傳輸可靠。接收端用 TCP講話音數(shù)據(jù)接受完畢后，可以在以后的任何時(shí)間進(jìn)行播放。但假定是實(shí) 時(shí)傳輸，則必須使用 UDP。其次