实验七 UDP和TCP.docx

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实验七UDP和TCP

南昌大学实验报告

学生姓名：

吴长福学号：

8000114105专业班级：

卓越141班

实验类型：

□验证□综合√设计□创新实验日期：

2016.12.15实验成绩：

实验七

（1）UDP协议

【实验目的】

1.掌握UDP协议的报文格式

2.掌握UDP协议校验和的计算方法

3.了解DNS的工作原理

【实验学时】

建议4学时

【实验环境配置】

采用网络结构一

服务器A

172.16.1.1

【实验原理】

一.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

数据

…

二.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）。

三.UDP校验和的计算

下图给出了一个计算UDP校验和的例子。

这里假定用户数据报的长度是15字节，因此要添加一个全0的字节。

【实验步骤】

练习一：

编辑并发送UDP数据报

1.主机B编辑发送给主机C的UDP数据报，其中应用选择“DNS”，源端口设为“1025”，报文数据大小设为“0”。

2.设置过滤条件（提取UDP协议），开始捕获数据。

3.停止捕获数据，在捕获到的数据中观察主机B所发送的数据报、以及主机C发出的数据报。

主机B发出去的数据报：

C发出去的数据报：

4.校验和应该为多少？

手工计算校验和。

5.主机B编辑发送给服务器A的UDP数据报，其中应用选择“DNS”，源端口设为“1025”，报文数据大小设为“0”。

6.设置过滤条件（提取UDP协议）开始捕获数据。

7.停止捕获数据，在捕获到的数据中观察主机B所发送的数据报。

练习二：

UDP单播通信

1.服务器A的DNS服务缓存中，添加一条域名解析记录，域名“”，地址“172.16.1.1”。

2.主机B设置DNS为172.16.1.1，使用Web浏览器访问“”。

3.设置过滤条件（提取UDP协议），开始捕获数据。

4.停止捕获数据，在捕获到的数据中观察主机B所发送的数据报，并回答以下问题：

目标IP地址为多少？

172.16.1.1

源端口和目标端口分别为多少？

源端口：

1027

目的端口：

53

5.在捕获到的数据中观察主机B所接收的数据报，并回答以下问题：

源IP地址和目标IP地址为多少？

源：

172.16.1.2目的：

172.16.1.1

源端口和目标端口分别为多少？

6.根据对捕获报文观察，回答以下问题：

UDP是基于连接的协议吗?

  UDP报文交互中含有确认报文吗?

不是，没有。

练习三：

UDP广播通信

1.清空主机B的DNS设置，使用Web浏览器访问“”。

3.设置过滤条件（提取UDP协议），开始捕获数据。

4.停止捕获数据，在捕获到的数据中观察主机B所发送的数据报，并回答以下问题：

目标IP地址为多少？

源端口和目标端口分别为多少？

源端口：

1030，目标端口：

53

5.在捕获到的数据中观察主机B所接收的数据报，并回答以下问题：

源IP地址和目标IP地址为多少？

源端口和目标端口分别为多少？

源端口：

1030，目标端口：

53

【思考问题】

1.UDP和IP的不可靠程度是否相同？

为什么是或为什么不是?

UDP和IP的不可靠程度是不相同的，因为IP仅检验首部，而UDP检验整个数据报。

2.UDP协议本身是否能确保数据报的发送和接收顺序?

不能

实验七

（2）传输控制协议TCP

【实验目的】

1.掌握TCP协议的报文格式

2.掌握TCP连接的建立和释放过程

3.掌握TCP数据传输中编号与确认的过程

4.理解TCP重传机制

【实验学时】

建议4学时

【实验环境配置】

采用如下网络结构

【实验原理】

一.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）

U

R

G

A

C

K

P

S

H

R

S

T

S

Y

N

F

I

N

16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：

三.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），如图：

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】

练习一：

察看TCP连接的建立和释放

1.进入仿真模式，设置过滤条件（提取TCP协议）。

2.主机B编辑发送给服务器A的TCP数据报，其中应用选择“HTTP”，源端口设为“1025”，报文数据大小设为“0”。

3.在捕获的数据中，查找用于建立TCP连接的三次握手报文，填写下表。

字段名称

报文1

报文2

报文3

源IP

172.16.1.2

172.16.1.2

172.16.1.2

目标IP

172.16.1.1

172.16.1.1

172.16.1.1

SequenceNumber

1395441157

3695045941

1395441158

AcknowledgementNumber

0

1395441158

3695045942

ACK比特位

0

1

1

SYN比特位

1

1

0

4.在捕获的数据中，查找用于断开TCP连接的四次握手报文，填写下表。

字段名称

报文4

报文5

报文6

报文7

源IP

172.16.1.1

172.16.1.1

172.16.1.1

172.16.1.1

目标IP

172.16.1.2

172.16.1.2

172.16.1.2

172.16.1.2

SequenceNumber

1395441158

3695045942

3695045942

1395441159

AcknowledgementNumber

3695045942

1395441159

1395441159

3695045943

ACK比特位

1

1

1

1

SYN比特位

1

0

1

0

结合步骤3、4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：

理解TCP数据包的编号与确认

1.主机B使用Web浏览器访问“http:

//172.16.1.1”。

2.设置过滤条件（提取TCP,HTTP协议），捕获数据。

停止捕获数据，在捕获到的数据中观察主机B所发送的报文，并回答以下问题：

目标IP地址为多少？

IP首部的协议字段值为多少？

目的地址为：

172.16.1.1IP首部的协议字段值为：

0x6（代表tcp协议）

源端口和目标端口分别为多少？

源端口：

1026目的端口：

80

TCP首部中SequenceNumber为多少？

AcknowledgementNumber为多少？

哪些控制比特置为了1？

Sequencenum：

0，acknum:

0syn置为了1.

3.在捕获到的数据中观察主机B所接受的报文，并回答以下问题：

目标IP地址为多少？

IP首部的协议字段值为多少？

目的地址为：

172.16.1.2IP协议字段的值为：

0x6（tcp）

源端口和目标端口分别为多少？

源端口：

80目的端口：

1025

TCP首部中SequenceNumber为多少？

AcknowledgementNumber为多少？

哪些控制比特置为了1？

Sequencenum:

0acknum:

1

练习三：

TCP的重传机制

1.关闭服务器A的HTTP服务。

1.主机B编辑发送给服务器A的TCP数据报，其中应用选择“HTTP”，源端口设为“1026”，报文数据大小设为“0”。

2.设置过滤条件（提取TCP协议），捕获数据。

3.停止捕获数据。

查看捕获的报文，是否相同？

为何有这种现象产生？

相同，当服务器没有收到的时候，就会产生重传

【思考问题】

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。

三次握手完成了两个重要的功能，一个是双方做好发送数据的准备工作，即双方都知道彼此已准备好，一个是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。

假如把三次握手改为两次握手，就会可能出现死锁的情况。

如，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。

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延时比较大，因为其具有拥塞控制算法，对于实时性要求高的业务来说，有其必然的缺点。

UDP没有拥塞控制，只能提供尽力而为的服务，所以会出现丢包现象，且不重传。

所以不适合传准确性要求比较高的，不允许有错误的等数据文件。