1204031035胡星瑞.doc

计算机科学与技术系 实 验 报 告专业名称 网络工程 课程名称 TCP/IP协议 项目名称 TCP和UDP 班 级 12网络工程(1)班学 号 1204031035 姓 名 胡星瑞 同组人员胡星瑞 桂米膛 孟哲者 钱云 曹良 实验日期 2014年11月28日一、实验目的与要求：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. 掌握TCP协议校验和的计算方法5. 理解TCP重传机制6. 掌握UDP协议的报文格式7. 掌握UDP协议校验和的计算方法8. 理解UDP协议的优缺点2、实验环境（标明拓扑结构、源主机、目的主机的IP地址及MAC地址）该实验采用网络结构一说明：IP地址分配规则为主机使用原有IP，保证所有主机在同一网段内。 源主机： 主机E的IP地址:5 MAC地址：C03FD5-05AE17 目的主机： 主机F的IP地址:6 MAC地址：C03FD5-005088二、实验内容1、 实验原理UDP实验1. UDP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 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55。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）。 TCP实验一. 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）URGACKPSHRSTSYNFIN16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）。 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。2、 实验流程概述按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。3、 实验具体步骤实验一：TCP练习一：察看TCP连接的建立和释放练习二：利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包练习三：TCP的重传机制实验二：UDP练习一：编辑并发送UDP数据报练习二：UDP单播通信练习三：UDP广播通信3、实验具体步骤实验一：TCP练习一：察看TCP连接的建立和释放主机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）。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。TCP连接建立时，前两个报文的首部都有一个“maximum segment size”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。主机A断开与主机C的TCP连接。练习二：利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包主机B启动协议分析器捕获数据，设置过滤条件（提取http协议）。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。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）。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54。 其它字段任意。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：0。 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。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。使用“仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，为TCPIP协议栈过滤掉收到的TCP数据。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。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。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。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。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。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。练习三：TCP的重传机制主机B启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取TCP协议）。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B的IP地址；使用“端口扫描”获取主机B的TCP端口列表，在“服务器信息/端口”中填入主机B的一个TCP端口(大于1024)；点击“连接”按钮进行连接。主机A向主机B发送一条信息。主机B使用“仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，过滤掉接收到的TCP数据。主机A向主机B再发送一条信息。主机B刷新捕获显示，当发现“会话分析视图”中有两条以上超时重传报文后，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。主机A向主机B再发送一条信息，之后断开连接。主机B停止捕获数据。依据“会话分析视图”显示结果，绘制本练习的数据报交互图。练习一：编辑并发送UDP数据报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：目的MAC地址：接收方MAC地址。 源MAC地址：发送方MAC地址。 协议类型或数据长度：0800，即IP协议。 IP层： 总长度：包括IP层、UDP层和数据长度。 高层协议类型： 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。 源IP地址：发送方IP地址。 目的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?练习二：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。UDP报文交互中含有确认报文吗?阐述此特性的优缺点。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?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55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：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55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? （2）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? （3）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?为什么? 4、实验过程（主要过程截图）TCP实验：练习一：三次握手建立连接关系 会话分析图 启动屏蔽出现数据的超时重传四次挥手释放连接会话分析图练习二：实验二：UDP图1：提取UDP协议图2：选择端口图3：主机A编辑的报文图4：收到的报文图5：收到的报文问题：TCP实验:练习一：字段名称报文1报文2报文3 Sequence Number 25645670735252474602564567074Acknowledgement Number 02564567074525247461ACK 011SYN 110TCP连接建立时，前两个报文的首部都有一个“maximum segment size”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。答:maximum segment size=1460 由发送端指定,表明了能在网络上传输的最大的段尺寸; maximum segment size=MTU-20(IP首部)-20(TCP首部)字段名称报文4报文5报文6报文7Sequence Number 25645670745252474615252474612564567075Acknowledgement Number 52524746125645670752564567075525247462ACK 1111SYN 0000UDP实验：练习一：UDP在计算校验和时包括那些内容?答：伪首部(IP首部一部分字段)、UDP首部和UDP数据（从应用层来的数据）。练习二：1.哪台主机上的“UDP工具”接收到主机A发送的UDP报文?答：主机C能收到主机A发送的UDP报文。2.UDP是基于连接的协议吗?阐述此特性的优缺点。 答：不是。 优点：相对于面向连接的服务，面向无连接服务灵活方便且快速。 缺点：但它不能防止报文的丢失、重复和乱序。由于它的每个报文必须包括完整的源地址的目的地址，因此开销很大。3.UDP报文交互中含有确认报文吗?阐述此特性的优缺点。答：没有。 优点：提高传输效率。 缺点：UDP报文可能会丢失。 4.主机E上的UDP通信程