实验五传输层协议分析

1、实验五、传输层协议分析5.1.实验目的理解TCP报文首部格式和字段的作用，TCP连接的建立和释放过程，TCP数据传输中编号与确认的作用。5.2实验内容应用TCP应用程序传输文件，截取 TCP报文，分析TCP报文首部信息，TCP连接的 建立过程，TCP数据的编号和确认机制。5.3实验原理TCP协议是传输控制协议的简称，工作在网络层协议之上，是面向连接的，可靠的，端 到端的传输层协议。1. TCP的报文格式TCP报文段分为头部和数据两部分，如图1 :图1 TCP报文段的总体结构TCP首部TCP数据部分TCP报文段首部又分为固定部分和选项部分，固定部分为20B，如图2所示，这些字段的组合实现了 TC

2、P的所有功能。图2 TCP报文段的首部01531源端口目的端口序号确认号头部UAPRSF长度保留RCSSYI窗口(4bit)GKHTNN校验和糸急扌曰针选项（长度可变）填充TCP采用传输输连接的方式传送TCP报文，传输连接包括连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。2. TCP连接的建立TCP连接建立采用“ 3次握手”方式。首先，主机 A的TCP向主机B的TCP发出连接请求报文段，其首部中的同步位SYN应置1,同时选择一个序号 X，表明在后面传送数据时的第一个数据字节的序号是 X+1，如图3所示：1二木.A主机li主动打开客户进程程11J4被动打开SYN=1, ACK=O, SEQ=1200连接

3、请求SYN= 1, ACK=1, SEQ=4©00? AN=1201确认ACK=1, SEQ=1201,AN=4801确认图3 TCP连接建立的3次握手过程然后，主机B的TCP收到连接请求报文段后，若同意，则发回确认。在确认报文 段中应将SYN和ACK都置1，确认号应为 X+1，同时也为自己选择一个序号 Y。最后，主机A的TCP收到B的确认后，要向 B发回确认，其 ACK置1,确认号为 Y+1，而自己的序号为 X+1 o TCP的标准规定，SYN置1的报文段都要消耗掉一个序号。 同时，运行客户进程的主机 A的TCP通知上层应用进程，连接已经建立。当主机A向B发送第一个数据报文段时，其

4、序号仍为X+1，因为前一个确认报文段并不消耗序号。当运行服务器进程的主机 B的TCP收到主机A的确认后，也通知其上层应用进程， 连接已经建立。另外，在TCP连接建立的过程中，还利用TCP报文段首部的选项字段进行双方最大报文段长度 MSS协商，确定报文段的数据字段的最大长度。双方都将自己能够支持 的MSS写入选项字段，比较之后，取较小的值赋给MSS，并应用于数据传送阶段。3. TCP数据的传送为了保证TCP传输的可靠性，TCP采用面向字节的方式，将报文段的数据部分进 行编号，每个字节对应一个序号。并在连接建立时，双方商定初始序号。在报文段首部 中，序号字段和数据部分长度可以确定发送方传送数据的每

5、一个字节的序号，确认号字段则表示接收方希望下次收到的数据的第一个字节的序号，即表示这个序号之前的数据字节均已收到。这样既做到了可靠传输，又做到了全双工通信。当然，数据传送阶段有许多复杂的问题和情况，如流量控制、拥塞控制、重传机 制等，本次实验不探究。4. TCP连接的释放在数据传输结束后，通信的双方都可以发出释放连接的请求。TCP连接的释放采用“ 4次握手”。如图2放连接应用进程FIN,SEQ-XA不再 发送报文*确认ACK,SEQ=Y,ACK=X+1FIN,ACK,SEQ=Y,ACK=X+1ACK,SEQ=X+1,ACK=Y+1放连接'B不再发送报文图4 TCP连接释放的4次握手过程

6、首先，设图4中主机A的应用进程先向其 TCP发出释放连接的请求，并且不再发 送数据。TCP通知对方要释放从 A到B这个方向的连接，将发往主机 B的TCP报文段 首部的中止位置1,其序号X等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。主机B的TCP收到释放连接通知后即发出确认，其序号为Y，确认号为X+1，同时通知高层应用进程，如图中的箭头。这样从A到B的连接就被释放了，连接处于半关闭状态，相当于主机 A对主机B说“我已经没有数据发送了。但是如果你还有数 据要发送，我仍然接收。”此后，主机B不再接收A发来的数据。但若主机 B还有一些数据要发给 A，则可 以继续发送（这种情况很少）。主机A只要正确

7、收到数据，仍然向B发送确认。若主机B不再向主机A发送数据，其应用进程就通知TCP释放连接，如图中的箭头。主机B发出的连接释放报文段必须将中止位FIN和确认位ACK置1,并使其序号仍为Y （因为签名发送的确认报文段不消耗序号），但是还必须重复上次已经发送过的ACK = X+1。主机A必须对此发出确认，将 ACK置1, ACK=Y+1,而自己的序号仍 然是X+1，因为根据TCP标准，前面发送过的 FIN报文段要消耗掉一个序号。这样就 把B到A的反方向的连接释放掉。主机 A的TCP再向其应用进程报告，整个连接已经 全部释放。5.4实验步骤步骤1在sniffer中设置过滤条件，协议为 TCP HTTP

8、，地址为本机>any,并开始截获 报文步骤2 打开，完成后，分析捕获的报文。这里，TCP的连接和建立采用的是： 方式，本机是 ，远端主机是 。步骤3 分析TCP连接建立过程的前 3个报文，填写下表1 :表1 TCP建立过程的三个报文信息字段名称第一条报文第二条报文第三条报文报文序号Sequenee NunberACK NumberACKSYN步骤4分析截获报文中数据发送部分的第一条TCP报文及其确认报文，将报文中的字段值填写在表格2中。表2 TCP报文首部信息字段名长度字段值字段意义发送报文确认报文步骤5 TCP连接建立时，其报文首部与其它TCP报文不同，有一个 option字段，它的作用是什么？结合IEEE802.3协议规定的以太网最大帧长分析此数据是怎么得出来的？步骤6分析TCP数据传送阶段的前 8个报文，将报文信息填入表3:表3 TCP数据传送部分的前 8个报文报文序号报文种类序号字段确认号字段数据长度被确认报文序号窗口5.5试验总结在实验中，通过分析截获