合肥学院TCPIP协议分析及应用实验报告 1Word文档格式.docx
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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）
U
R
G
A
C
K
P
S
H
T
Y
N
F
I
16位窗口大小
16位校验和
16位紧急指针
选项
数据
2）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.
3）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）。
4）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。
5）实验流程概述
1 在机房调试好需做的拓扑结构
2 根据拓扑结构，配置小组成员各自电脑的IP地址，子网掩码和网管
3 根据课件中的具体实验要求和实验步骤进行操作
1）UDP报文格式
每个UDP报文称为一个用户数据报（UserDatagram）。
用户数据报分为两个部分：
UDP首部和UDP数据区。
源端口
目的端口
报文长度
校验和
…
2）UDP单播与广播
在UDP单播通讯模式下，客户端和服务端之间建立一个单独的数据通道。
从一台服务端传送出的数据包只能由一个客户端接收。
众所周知，UDP协议是不可靠的，数据包可能在传输过程中丢失、重复、没有按照发送顺序到达，而且作为UDP数据包，其大小还受限于数据包的最大上限。
在UDP广播通讯模式下，一个单独的数据包拷贝发送给网络上所有主机。
当不能明确具体的服务器，而又要求该服务时，UDP广播提供了传输不区分种类的消息的便捷方式。
在多数情况下UDP广播仅仅作为本地网络通信形式。
受限的广播地址是255.255.255.255。
该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。
在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。
已知网络主机的IP地址和子网掩码，可以算得指向主机所在子网的广播。
子网广播地址=（主机IP）“或”（子网掩码取反）。
3）UDP校验和的计算
3、实验具体步骤及结果
练习一：
察看TCP连接的建立和释放
1.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）。
2.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。
3.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3
SequenceNumber
3757305840
1880103358
3757305841
AcknowledgementNumber
1880103359
ACK
1
SYN
4.TCP连接建立时，前两个报文的首部都有一个“maximumsegmentsize”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
maximumsegmentsize=1460
5.主机A断开与主机C的TCP连接。
6.察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。
报文4
报文5
报文6
报文7
588108412
3571458836
588108413
3571458837
7.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
1）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）。
2）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，可以利用仿真编辑器打开时默认的以太网帧进行编辑。
3）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）。
4）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（172.16.0.10）。
其它字段任意。
应用前面学到的知识计算IP首部校验和。
5）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1942589885），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：
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1942589885+1。
6）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。
7）使用“仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，为TCP\IP协议栈过滤掉收到的TCP数据。
8）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。
9）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。
10）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。
11）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。
12）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“会话分析”中的会话过程。
13）仿真端主机使用“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。
综合发送报文：
编辑并发送UDP数据报
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。
1.主机A打开协议仿真编辑器。
编辑发送给主机B的UDP数据报。
MAC层：
接收方MAC地址。
发送方MAC地址。
0800，即IP协议。
IP层：
包括IP层、UDP层和数据长度。
17，即UDP协议。
首部校验和：
其他所有字段填充完毕后填充此字段。
发送方IP地址。
接收方IP地址。
UDP层：
有效负载长度：
UDP层及其上层协议长度。
计算校验和，其他字段默认.
UDP在计算校验和时包括那些内容?
2.在主机B上启动协议分析器,并设置过滤条件（提取UDP协议）开始捕获数据。
3.主机A发送已编辑好的数据报。
4.主机B停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报。
UDP单播通信
1.主机B、C、D、E、F上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统通用版/工具/UDP工具”，作为服务器端，监听端口设置为2483。
2.主机C、E上启动协议分析器开始捕获数据。
3.主机A上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统通用版/工具/UDP工具”，作为客户端，以主机C的IP为目的IP地址，以2483为端口，填写数据并发送。
4.察看主机B、C、D、E、F上的“UDP工具”接收的信息。
哪台主机上的“UDP工具”接收到主机A发送的UDP报文?
5.察看主机C协议分析器上的UDP报文，并回答以下问题：
UDP是基于连接的协议吗?
阐述此特性的优缺点。
解：
不是，优点：
传输效率高，不需进行编号，不必进行连接建立和连接终止；
缺点：
使用UDP的进程不能向UDP发送数据流，也不能期望UDP将这个数据流分割成为许多不同的相关联的用户数据报。
相反，每个请求必须足够小，使其能够装入到用户数据报中。
UDP报文交互中含有确认报文吗?
没有，优点：
提高传输效率；
在传输过程中可能有丢失、重复、乱序的现象。
6.主机A上使用仿真编辑器向主机E发送UDP报文，其中:
“目的IP地址”设置为主机E的IP地址。
“目的端口”设置为2483。
“校验和”设置为0。
发送此报文，并回答以下问题：
主机E上的UDP通信程序是否接收到此数据包?
UDP是否可以使用0作为校验和进行通信?
主机E可以收到数据包。
UDP可以使用0作为校验和进行通信。
7.将第6步中编辑的数据包的校验和修改为一个错误值，并将其发送。
8.察看主机E协议分析器上捕获的数据，并回答以下问题：
简述UDP的差错处理能力。
练习三：
UDP广播通信
1.主机B、C、D、E、F上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统通用版/工具/UDP工具”，作为服务器端，监听端口设为2483。
2.主机B、C、D、E、F上启动协议分析器捕获数据,并设置过滤条件（提取UDP协议）
3.主机A上启动“开始/程序/网络协议仿真教学系统通用版/工具/UDP工具”，作为客户端，以255.255.255.255为目的地址，以2483为端口，填写数据并发送。
4.察看主机B、C、D、E、F上的“UDP连接工具”接收的信息。
哪台主机接收到主机A发送的UDP报文?
5.察看协议分析器上捕获的UDP报文，并回答以下问题：
主机A发送的报文的目的MAC地址和目的IP地址的含义是什么?
目的MAC地址为FFFFFF-FFFFFF，广播地址；
目的IP地址为255.255.255.255，受限广播地址。
若将主机A发送的报文的目的MAC地址改为某一主机的MAC地址，结果会怎样?
为什么?
主机A发送的报文的目的MAC地址为某一主机的MAC地址，而目的IP地址无论是某一主机的IP地址，还是255.255.255.255，结果都是只有目的MAC地址所对应的主机可收到主机A发送的报文。
因为目的MAC地址对应主机才是真正接收数据的主机。
若将主机A发送的报文的目的IP地址改为某一主机的IP地址，结果会怎样?
两种情况：
如果目的MAC为广播地址，则结果为所有主机都可接收主机A的报文；
如果目的MAC为某一主机的MAC，则主机A发送的数据只能被该主机接收。
原因：
目的MAC地址对应主机才是真正接收数据的主机。
3、实验分析与小结：
1．发送tcp数据包时，前几次实验发送后抓不到数据，后来发现要求实验步骤中有一条，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。
进行此步操作后，实验便可正常进行。
2．计算校验和需学会手动计算，自动计算时，原先表格中的校验和需要改为0000，才能计算出正确的校验和。
4、其它
1.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。
三次握手解决了连接建立过程中要解决的三个问题：
（1）要使每一方能够确定对方的存在。
（2）要允许双发协商一些参数（如最大报文段长度、最大窗口大小、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。
如不这样做：
主机A共发送了两个连接请求报文段，其中的第二个到达了主机B。
现在假定出现另一种情况，即主机A发送的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某些网络结点滞留时间太长，以致延误到在这次的连接释放以后才传送到主机B。
本来这是一个已经失效的报文段，但主机B收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是主机A又发出一次新的连接请求。
于是就向主机A发出确认报文段，同意建立连接。
主机A由于并没有要求建立连接，因此不会理睬主机B的确认，也不会向主机B发送数据。
但主机B却以为运输连接就这样建立了，并一直等待主机A发来数据。
主机B的许多资源就这样白白浪费了。
2.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？
TCP协议可能导致实时语音通讯的延迟。
使用UDP传出的数据可能导致数据文件乱序。
3.TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。
有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况？
如有，请举出三种情况。
有。
前面的报文已发送，而后面的则不可发送；
前面的报文已发送并确认，而后面的则可发送未被确认；
前面的报文已发送并确认，而后面的则不可发送。
4.在可靠性不是最重要的情况下，UDP可能是一个好的传输协议。
试给出这种特定情况的一些示例。
即时通讯软件。
5.UDP和IP的不可靠程度是否相同？
为什么是或为什么不是?
不相同，IP报文只是校验首部，而UDP要校验整个数据报。
6.UDP协议本身是否能确保数据报的发送和接收顺序?
不能确保。
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