实验七-UDP和TCP

南南昌昌大大学学实实验验报报告告 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 实验七 1 UDP 协议协议 实验目的实验目的 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 实验学时实验学时 建议 4 学时 实验环境配置实验环境配置 采用网络结构一 服务器服务器 A A 172 16 1 1172 16 1 1 实验原理实验原理 一一 UDP 报文格式报文格式 每个 UDP 报文称为一个用户数据报 User Datagram 用户数据报分为两个部分 UDP 首部和 UDP 数据区 源端口源端口 目的端口目的端口 报文长度报文长度 校验和校验和 数据数据 二二 UDP 单播与广播单播与广播 在 UDP 单播单播通讯模式下 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 三三 UDPUDP 校验和的计算校验和的计算 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 实验步骤实验步骤 练习一 编辑并发送练习一 编辑并发送 UDP 数据报数据报 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 练习二 UDP 单播通信单播通信 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 练习三 UDP 广播通信广播通信 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 实验七 2 传输控制协议传输控制协议 TCP 实验目的实验目的 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 实验学时实验学时 建议 4 学时 实验环境配置实验环境配置 采用如下网络结构 实验原理实验原理 一一 TCP 报文格式报文格式 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 二二 TCP 连接的建立连接的建立 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 服务器服务器 A A 172 16 1 1172 16 1 1 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 三三 TCP 连接的释放连接的释放 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 四四 TCP 重传机制重传机制 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 实验步骤实验步骤 练习一 察看练习一 察看 TCPTCP 连接的建立和释放连接的建立和释放 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 IP172 16 1 2172 16 1 2172 16 1 2 目标 IP172 16 1 1172 16 1 1172 16 1 1 Sequence Number 139544115736950459411395441158 Acknowledgement Number 013954411583695045942 ACK 比特位011 SYN 比特位110 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 IP172 16 1 1172 16 1 1172 16 1 1172 16 1 1 目标 IP172 16 1 2172 16 1 2172 16 1 2172 16 1 2 Sequence Number 1395441158369504594236950459421395441159 Acknowledgement Number 3695045942139544115913954411593695045943 ACK 比特位1111 SYN 比特位1010 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 理解练习二 理解 TCPTCP 数据包的编号与确认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 0 x6 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 Sequence Number 为多少 Acknowledgement Number 为多少 哪些控 制比特置为了 1 Sequence num 0 ack num 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 0 x6 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 Sequence Number 为多少 Acknowledgement Number 为多少 哪些控 制比特置为了 1 Sequence num 0ack num 1 练习三 练习三 TCPTCP 的重传机制的重传机制 1 关闭服务器 A 的 HTTP 服务 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 1026 报文数据大小设为 0 3 设置过滤条件 提取 TCP 协议 捕获数据 4 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