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计算机科学与技术系二零一一年制
课程设计题目
三次握手协议的工作过程分析
组长
学号
2011220126
班级
计专112
系别
计算机
专业
计算机科学与技术
组员
指导教师
课程设计目的
掌握TCP的连接建立
课程设计所需环境
Ethereal抓图软件及WinPcap工具
课程设计任务要求
掌握三次握手协议工作原理
课程设计工作进度计划
序号
起止日期
工作内容
分工情况
01
2011125~20111126
查找资料，了解tcp连接的建立过程
全组成员
02
20111127
查询并下载抓包工具
03
20111128
熟悉抓包软件的使用
04
20111129~20111130
上机实验，利用抓包软件对tcp的三次握手进行监控并收集数据
05
20111201
对所收集的数据进行分析。
整理
06
20111202
编写课程设计报告
指导教师签字：
年月日
教研室审核意见：
教研室主任签字：
课程设计任务书
三次握手协议
1.问题描述
TCP是面向连接的协议。
运输连接是用来传送TCP报文的。
TCP运输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。
因此，运输连接就有三个阶段，即：
连接建立、数据传送和连接释放。
运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。
本课程设计要解决运输连接的建立能正常地进行。
2.问题分析
第一次握手：
客户端向服务器问好，问咱俩能不能通信，并告知服务器自己的序列号为x，其中x为机器随机产生的一个数字。
第二次握手：
服务器收到来自客户端的序列号x，当服务器认为可以与客户端通信，就发出回应，置确认号为x+1，并告知客户端自己的序列号为y，其中y也是随机生成。
第三次握手：
客户端接收到来自服务器的确认号x+1时，知道服务器答应与自己通讯了，于是置下一次正式传输数据开始的序列号为x+1，同时置确认号为y+1，表示告知服务器我收到你的应答了，数据传输可以开始。
三次握手与现实生活中的预约很相似。
客人问主人有没有空接收来访，主人回应客户有空就允许客户来访。
当然，计算机世界里更文明，主人回应有空的同时还会问客户什么时候方便来访。
经过三次的沟通，大家才达成最后的约定。
在TCP连接建立过程中要解决以下三个问题：
（1）要使每一方能够确知对方的存在。
（2）要允许双方协商一些参数（如最大窗口值、是否使用窗口扩大选项和时间戳选项以及服务质量等）。
（3）能够对运输实体资源（如缓存大小、连接表中的项目等）进行分配。
3.需求分析
通过Ethereal抓图软件及WinPcap工具来进一步掌握TCP连接建立的过程即三次握手
开发环境：
Ethereal
开发工具：
WinPcap工具
Ethereal是当前较为流行的一种计算机网络调试和数据包嗅探软件，是一种开发源代码的许可软件，允许用户向其中添加改进方案。
在实时时间内，从现在网络连接处捕获数据，或者从被捕获文件处读取数据，还具有设计完美的GUI和众多分类信息及过滤选项。
用户通过Ethereal，同时将网卡插入混合模式，可以查看到网络中发送的所有通信流量。
Ethereal应用于故障修复、分析、软件和协议开发以及教育领域。
它具有用户对协议分析器所期望的所有标准特征，并具有其它同类产品所不具备的有关特征。
WinPcap是Windows平台下访问网络数据链路层的开源库，该库已达到工业标准的应用要求。
WinPcap允许应用程序绕开网络协议栈来捕获与传递网络数据包，并具有额外的有用特性，包括内核层的数据包过滤、一个网络统计引擎与支持远程数据包捕获。
4.概要设计
TCP连接的建立采用客户服务器方式。
主动发起连接建立的应用进程叫做客户（client），而被动等待连接建立的应用进程叫做服务器（server）。
三次握手：
客户端A发送一个报文给服务器B，服务器B发回确认，然后客户端A再加以确认，来回共三次。
TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接。
位码即tcp标志位,有6种标示:
SYN（synchronous建立联机）ACK（acknowledgement确认）PSH（push传送）FIN（finish结束）RST（reset重置）URG（urgent紧急）
Sequencenumber（顺序号码）Acknowledgenumber（确认号码）
5.详细设计
5.1客户端向服务器发送请求
实验时，本机地址为10.255.76.231（作为客户端），服务器的地址为220.181.2.225。
打开Ethereal，在菜单栏上选择Capture，选中options选项，在弹出的窗口中确认CaptureFilter一栏为空，选择Capture按钮（如图）开始监控网络。
停止后会显示这段时间客户端的通信情况（如图）：
选中其中一项（表示第一次握手），其协议是tcp，以10.255.76.231为客户端地址，以220.181.2.225为服务器地址，点击后其具体信息将显示在下方。
可以看出其源端口号为54483，目的端口号为80，序号为f365d1a4，头部长度为32bytes（如图）。
第一次握手是随机产生的序列号
此时的SYN位为1，URG,ACK,PSH,RST,FIN位都为0，表示客户端向服务器发送连接建立的请求。
第一次握手时仅SYN置1
5.2服务器向客户端回复同意连接的响应
点击下一条（表示第二次握手）可以发现服务器（220.181.2.225）向客户端（10.255.76.231）回复同意连接的响应。
具体信息如下
随机给自己选择一个序列号
第一次的序号加1
从中可以看出在响应的报文段中，SYN和ACK段都已经置1，其余位都为0，随机给自己选择的序列号为66bde6f8，确认号ack为f365d1a5（这时看到服务器回应的确认号=上一次握手客户端发过来序号+1），并且为自己选择了一个初始序号0。
源端口号变为80，目的端口号变为54483。
5.3客户端向服务器发送确认信息
点击第三条（表示第三次握手），其详细信息如下：
第二次的序号加1
此时报文的ACK段为1，其余位都为0，确认号ack为66bde6f9（这时看到本机回应的确认号=上一次握手服务器发过来序号+1），而自己的序号也为f365d1a5,。
此时三次握手完成，tcp的连接已完成。
到此，用抓包软件检测tcp的连接结束。
tcp连接完成。
实验中，每次的数据变化如下表
源地址
目的地址
源端口
目的端口
seq
（序号）
Ack
（确认号）
控制位SYN
控制位ACK
其余控制位
第一次握手
10.255.76.231
220.181.2.225
54483
80
f365d1a4
1
第二次握手
66bde6f8
f365d1a5
第三次握手
66bde6f9
⒍课程设计总结与体会
大家一起进行组队课程设计，让我们深深感受到讨论交流很重要，遇到困难时，大家一起讨论，加强我们的团队合作精神，同时通过这次的课程设计，我们对TCP连接建立过程三次握手有了很深的理解。
⒎致谢
非常感谢课程设计指导老师对我们组的精心辅导，同时也要谢谢同学们给我们提供的帮助，使得我们小组的课程设计顺利完成。
⒏参考文献
计算机网络（第五版）编著：
谢希仁
评语：
评阅教师签名：
成绩
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