实验六-TCP传输控制协议

实验六TCP传输控制协议实验目的1、掌握TCP协议的工作原理；2、理解TCP协议的通信过程。实验学时4学时实验类型综合型实验内容1、理解TCP首部中各字段的含义及作用；2、理解三次握手的过程；3、能够分析TCP协议的建立连接、会话和断开连接的全过程；4、学会计算TCP校验和的方法；5、了解TCP的标志字段的作用。实验流程实验环境局域网环境，1台PC机。实验原理详见理论教材。实验步骤步骤1设定实验环境1、配置主机IP和路由器IP地址；2、按照实验拓扑连接网络拓扑。步骤2利用网络协议分析软件捕获并分析IP数据包1、连接远程FTP服务；2、开启协议分析软件，进行数据包抓包；3、利用工具栏中的TCP连接工具对FTP服务器发起连接，如下图所示。TCP连接工具在IP地址中填入FTP服务器地址172161253，端口填入FTP服务端口21，然后点击连接。捕获到的三次握手报文。三次握手第一次连接查看上图TCP报文中的报头部分源端口1627，由于发起连接的是客户端，因此源端口为TCP程序随机出的短暂端口，在此连接中是1627。目的端口21，由于是向FTP服务发起连接，因此目的端口为FTP服务的熟知端口，为21。序列号0XE9999DE15，此序列号为TCP程序随机出的字节编号。确认序号0X00000000，第一个发出的连接请求中，确认号为0。TCP首部长度7，TCP首部长度包括TCP报头长度和数据长度，这个字段表示TCP报头长度，其中20字节为标准TCP报头长度，另有8字节选项字段长度，选项字段中和服务器端协商了最大报文段长度。标识位SYN位置1，只有TCP连接中三次握手第一次连接的报文段中SYN位置1。窗口大小65535，默认大小。校验和0X58F3，校验和是对TCP报头、数据和伪首部进行计算得出的校验和。急指针0，当紧急标识位置1时，此16位字段才有效，说明此时报文段中包含紧急数据，紧急数据到达接收端后可以不按次序优先被接受程序处理。TCP三次握手过程中第二个报文如下图所示。TCP三次握手第二个报文查看上图中的TCP报头源端口21，服务端的源端口为相关服务的熟知端口，FTP服务端口为TCP21。目的端口1627，为客户端源端口复制过来得到。序列号0X2346F3FF，为服务端随机计算出的字节序号。确认序列号0XE9999DE16，确认序列号的功能是对发送端数据进行确认，为发送端序号0XE9999DE151得到。TCP首部长度7，包含20字节标准TCP首部长度和8字节选项长度。标志位SYN位和ACK位置1，表示此报文为TCP三次握手的第二个报文。窗口大小65535，为默认大小。校验和0X419C，TCP校验和为TCP首部、数据和伪首部三部分计算得出校验和。紧急指针0。TCP三次握手过程中第二个报文如下图所示。TCP三次握手第三个报文查看TCP三次握手第三个报文首部源端口1627，同一个连接发送的数据，源端口保持不变。目的端口21，对同一个服务发送的数据段中的目的端口保持不变。序列号0XE9999DE，为前一个数据段序列号加1。确认序号0X2346F3FF，由于此报文是对服务端发回的连接应答消息的确认，因此是上一个报文序号0X2346F3FF加1。TCP首部长度5，标准TCP首部长度为54字节20字节。标识位TCP三次握手第三个报文段ACK位置1。窗口大小65535，默认窗口大小。校验和0X6E60，为TCP首部、数据、伪首部计算得出的校验和。紧急指针0，未使用紧急指针。通过上面的TCP三次握手的报文，可以很清楚的分析出在TCP连接建立时，客户端和服务端所进行的工作。三次报文的重要区别在于标识位的不同，第一个报文，SYN位置1，第二个报文是对第一个报文的确认，SYN位置1，ACK位置1，第三个报文是确认报文，ACK位置1。分析段将显示出整个TCP连接的过程，如下图步骤3查看本地TCP状态1、在浏览器的地址栏输入WWWSIMPLEWARECOMCN，在命令行下输入NETSTATN回车，如图2、观察TCP状态，记录LOCALADDRESS、FOREIGNADDRESS和STATE。3、在浏览器的地址栏输入WWWBAIDUCOM，在命令行下输入NETSTATN回车，如图4、观察TCP状态，记录LOCALADDRESS、FOREIGNADDRESS和STATE。5、二次记录有什么不同，为什么6、使用带其他参数的NETSTAT命令，查看网络状态。例如NETSTATANETSTATB步骤4查看分析TCP确认机制1、在实验机中开启协议分析软件进行数据包捕获。2、在协议分析软件工具栏中的TCP连接工具中连接到主机B的FTP服务器并发送DIR命令，如下图所示。发送FTP命令3、分析捕获到的FTP数据包，如下图所示。发送FTP命令分析上图中TCP数据段首部，可以看到序列号为0X7257BB5D，数据部分长度为5字节。再查看从分析端会返回的确认数据段，如下图所示。TCP确认报文查看上图中TCP数据段的报头部分，确认序号为0X7257BB62，因为0X7257BB5D50X7257BB62，因此，此确认序号的含义为上一个发送的TCP数据段信息全部处理，发送端可以发送0X7257BB62以后的数据，此即是TCP确认机制的过程。步骤5查看TCP连接超时重传过程1、查看其中一台主机的ARP缓存记录，确保有同组实验机器的ARP记录，如下图所示。查看中ARP缓存记录2、将主机A从网络中断开，确保分析不会对编辑段发送的TCP连接请求进行回应。3、在主机A中开启协议分析软件，进行数据包捕获。4、在主机A中用工具栏中的TCP连接工具对主机B的FTP服务发起连接，如下图所示。TCP连接工具发起连接5、在主机A中分析捕获的TCP数据段，如下图所示。TCP超时重传数据段从上图中可以看到，在发出SYN位置1的TCP连接请求没有得到相应后，连接工具又发送了第二个相同的SYN位置1的TCP连接请求，进行重传，确定数据段为重传数据段可以通过TCP首部中的序列号确认，例如本例中，重传数据段中的序列号均为0XA82D33B5。实验操作思考问题结合实验过程中的实验结果，回答下列问题1、如果在练习二发送建立连接请求帧之前，网络协议编辑软件端不运行“PING服务器”命令，而又停止了网络协议编辑软件端的TCP/IP协议，可能出现什么情况通过实验来验证你的答案。2、根据练习五说明在网络协议编辑软件端，系统是如何把接收到的数据显示到相应的窗口的。3、根据实验中窗口的变化和确认序号，分析TCP协议所使用的滑动窗口协议机制。实验七FTP文件传输协议实验目的1、理解FTP协议的工作原理；2、了解FTP协议的常用命令；3、了解应用层协议与传输层协议的关系。实验学时4学时实验类型综合型实验内容1、学习FTP协议的工作原理；2、学习FTP的使用方法；3、了解FTP的常用命令；4、了解FTP的工作过程；5、理解FTP的主动模式和被动模式。实验流程实验环境实验原理详见理论教材。实验步骤步骤1登录FTP服务器，捕获数据报文并进行分析1、确认FTP服务器工作正常，记录FTP服务器的IP地址192168110/24，用户名WELCOME，密码WELCOME。2、在实验主机上启动网络协议分析软件，设置过滤条件并进行数据捕获。在工具栏点击“过滤器”按钮，会弹出“设置STRUCTUREFILETRANSFERMODESTREAMNODATACONNECTION211ENDOFSTATUS（6）使用命令“QUIT”退出FTP服务。下面是在协议分析仪的TCP工具“数据信息”区域显示的全部交互过程正在连接19216811021连接成功220MICROSOFTFTPSERVICE220测试用FTP发送USERWELCOME发送成功331PASSWORDREQUIREDFORWELCOME发送PASSWELCOME发送成功230欢迎使用，这是一个测试用的FTP服务器230USERWELCOMELOGGEDIN发送NOOP发送成功200NOOPCOMMANDSUCCESSFUL发送HELP发送成功214THEFOLLOWINGCOMMANDSARERECOGNIZEDSUNIMPLEMENTEDABORACCTALLOAPPECDUPCWDDELEFEATHELPLISTMDTMMKDMODENLSTNOOPOPTSPASSPASVPORTPWDQUITREINRESTRETRRMDRNFRRNTOSITESIZESMNTSTATSTORSTOUSTRUSYSTTYPEUSERXCUPXCWDXMKDXPWDXRMD214HELPCOMMANDSUCCESSFUL发送STAT发送成功211MICROSOFTFTPSERVICESTATUSCONNECTEDTOVSERVERLOGGEDINASWELCOMETYPEASCII,FORMNONPRINTSTRUCTUREFILETRANSFERMODESTREAMNODATACONNECTION211ENDOFSTATUS发送QUIT发送成功221连接结束步骤3编辑一个FTP报文1、在主机上打开协议编辑软件，在工具栏上选择“添加”，会弹出“协议模板”对话框，选择“FTP协议模版”，建立一个FTP数据报文建立FTP协议报文2、填写其中以太网帧头、IP首部、TCP首部和FTP报文的内容填写以太网协议首部信息目的物理地址在地址本中选择FTP服务器的IP地址（192168110），确认后自动填入交换机的MAC地址000C29BE4FE5；源物理地址在地址本中选择实验主机（19216813），确认后自动填入主机A的MAC地址0015582F7E7E；类型或长度该字段应为0800（即IP协议的类型值）。填写IP协议头信息总长度字段包括TCP段内容的总长度，20IP20TCP12FTP52；高层协议字段即上层协议类型为6（TCP协议的类型为6）；发送IP地址在地址本中选择实验主机的IP地址，确认后自动填入主机的IP地址19216813；目标IP地址在地址本中选择FTP服务器的IP地址，确认后自动填入FTP服务器的IP地址192168110；点击工具栏中的“校验和”按钮计算IP头校验和。填写TCP协议的各个字段信息16位源端口号任意大于1024的数；16位目的端口号21；32位序号选择一个序号（例如19425898）；32位确认序号设置为0；首部长度首部长度设为5，即长度为20字节；标志位标志位设为2，即标志位SYN1；窗口大小任意，例如填入32768；紧急指针0；校验和点击工具栏中的“校验和”按钮计算TCP校验和（覆盖TCP首部（包含伪首部和TCP数据两部分，计算方法同UDP协议一样）。填写FTP协议报文的内容可填入FTP的常用命令及参数，例如USERWELCOME。最终的编辑结果如所示编辑FTP报文的内容3、点击工具栏上的“发送”按钮，将编辑好的FTP数据报文发