华南理工大学计算机网络网络报文抓取与分析实验报告

计算机网络实验指南（计算机类本科生试用）广东省计算机网络重点实验室计算机科学与工程学院华南理工大学2014年5月计算机网络实验指南第1页/共13页实验二网络报文抓取与分析1．实验目的（1）、学习了解网络侦听（2）、学习抓包工具Wireshark的简单使用（3）、对所侦听到的信息作初步分析，包括ARP报文，ICMP报文。（4）、从侦听到的信息中分析TCP的握手过程，进行解释（5）、分析了解TCP握手失败时的情况2．实验环境2.1Wireshark介绍Wireshark（前称Ethereal）是一个免费的网络报文分析软件。网络报文分析软件的功能是抓取网络报文，并逐层显示报文中各字段取值。网络报文分析软件有个形象的名字“嗅探工具”，像一只猎狗，忠实地守候在接口旁，抓获进出该进口的报文，分析其中携带的信息，判断是否有异常，是网络故障原因分析的一个有力工具。网络报文分析软件曾经非常昂贵，Ethereal/wireshark开源软件的出现改变了这种情况。在GNUGPL通用许可证的保障范围底下，使用者可以以免费的代价取得软件与其源代码，并拥有针对其源代码修改及客制化的权利。Ethereal/wireshark是目前世界使用最广泛的网络报文分析软件之一。请需要的同学在教学在线上下载中文操作手册。2.2实验要求软件：Wireshark（目前最新版本1.4.1）计算机网络实验指南第2页/共13页硬件：上网的计算机3．实验步骤3.1wireshark的安装wireshark的二进制安装包可以在官网下载，或者可以在其他网站下载。注意：下载后双击执行二进制安装包即可完成wireshark的安装。安装包里包含了WinPcap，并不需要单独安装WinPcap。3.2查看本机的网络适配器列表操作：单击菜单Capture中的Interfaces选项记录下你看到的信息，并回答问题：（1）、你机器上的网络适配器有几个？4（2）、它们的编号分别是？VMwareNetworkAdapterVMnet8实际地址:00-50-56-C0-00-08IP地址:192.168.241.1子网掩码:255.255.255.0计算机网络实验指南第3页/共13页验证网卡实际地址:00-1E-30-2D-FF-BAIP地址:169.254.2.191子网掩码:255.255.0.0默认网关:DNS服务器:222.201.130.30,222.201.130.33WINS服务器:VMwareNetworkAdapterVMnet1实际地址:00-50-56-C0-00-01IP地址:192.168.133.1子网掩码:255.255.255.0默认网关:DNS服务器:WINS服务器:Console网卡实际地址:78-E3-B5-A5-B5-2BIP地址:192.168.3.53子网掩码:255.255.252.0默认网关:192.168.1.254DNS服务器:222.201.130.30WINS服务器:3.3在指定网络适配器上进行监听操作：在步骤3.2中弹出的Interfaces选项中，选择指定的网络适配器并单击start按钮计算机网络实验指南第4页/共13页记录并解释wireshark监听的包内容（解释1条记录即可）传输时间，发送方IP地址，接收方IP地址，协议类型，报文长度，报文信息报文内第一行：60bytes是报文大小，报文内第二行：发送方的mac地址，接收方的mac地址报文内第三行：发送方的IP地址，接收方的IP地址报文内第四行：发送方的端口号（80）接收方的端口号（1993）请求序列号为450，回执序列号191。数据长度为0。3.4记录一个TCP三次握手过程操作：在步骤3.3的基础上，单击start按钮后，打开命令行窗口并输入：telnetbbs.gznet.edu.cn，然后停止继续侦听网络信息。在wireshark的Filter中输入表达式：(ip.src==192.168.1.100orip.dst==192.168.1.100)and(tcp.dstport==23ortcp.srcport==23)其中192.168.1.100是你所在机器的IP，请自行根据自己机器的IP地址修改filter（可使用IPconfig查看）。telnet服务的传输层采用了tcp协议，并且其默认端口是23。在wireshark窗口中，记下所显示的内容（可事先通过重定向的方式记录）并回答问题。（1）根据得到的信息解释所键入的filter定制中的参数的含义？发送方IP地址是192.168.1.100或者接收方IP地址是192.168.1.100且发送方端口是23或接收方端口是23的TCP连接（2）请从得到的信息中找出一个TCP的握手过程。并用截图形式记录下来。（2）结合得到的信息解释TCP握手的过程。计算机网络实验指南第5页/共13页第一行：192.168.3.53请求建立连接（seq=0）第三行：121.195.187.12收到报文（ack=1），作出回应（seq=0）第四行：192.168.3.53收到报文（ack=1），发送报文（seq=1）3.5一个TCP握手不成功的例子操作：在步骤3.3的基础上，单击start按钮后，打开命令行窗口并输入：telnet192.168.1.101，然后停止继续侦听网络信息。在wireshark的Filter中输入表达式：ip.src==192.168.1.100orip.dst==192.168.1.100and(tcp.dstport==23ortcp.srcport==23)其中192.168.1.100是你所在机器的IP，telnet服务是tcp协议并且其默认端口是23。上面的IP192.168.1.101可改为任何没有打开telnet服务的IP。比如：可以用身边同学的IP。（注：此IP的机器上要求没有打开telnet服务，但要求机器是开的，否则将无法主动拒绝一个TCP请求）（1）试从得到的信息中找出一个TCP的握手不成功的过程，并用截图记录下来（2）并结合所得到的信息解释这个握手不成功的例子。发送第一次请求报文后，收到一个回应报文，但是因为没有打开talnet服务，所以握手失败。3.6侦听网络上的ARP包3.6.1验证ARP工作原理关于ARP的说明：IP数据包常通过以太网发送。但以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包的。因此，必须把目的IP地址对应到以太网的MAC地址。当一台主机自己的ARP表中查不到目的IP对应的MAC地址时，需要启动ARP协议的工作流程。ARP工作时，送出一个含有目的IP地址的广播ARP请求数据包。如果被请求目的IP对应的主机与请求机位于同一个子网，目的主机将收到这个请求报文，并按照RFC826标准中的处理程序处理该计算机网络实验指南第6页/共13页报文，缓存请求报文中的源IP和源MAC地址对，同时发出ARP应答（单播），请求机收到ARP应答，将应答中的信息存入ARP表，备下次可能的使用。如果被请求目的IP对应的主机与请求机不在同一个子网，请求机所在的缺省网关（代理ARP）会发回一个ARP应答，将自己的MAC地址作为应答内容，请求机即将目的IP和网关的MAC地址存入ARP表中。为了维护ARP表的信息是反应网络最新状态的映射对，所有的ARP条目都具有一个老化时间，当一个条目超过老化时间没有得到更新，将被删除。要看本机的ARP表（也即IP与MAC地址对应表）中的内容，只需在命令行方式下键入：arp–a命令即可。在下面的实验中，为了能够捕捉到ARP消息，首先将本机的ARP表中的内容清空。这样当你使用Ping命令时，它会首先使用ARP请求报文来查询被ping机器IP的MAC地址。（当本地的ARP表中有这个IP对应的MAC地址时，是不会再查询的）。要将本机的ARP表中的内容清空，请使用命令：arp–d*。关于ARP更进一步的说明，请同学到网上查阅相关资料。3.6.1验证实验操作：在步骤3.3的基础上，单击start按钮后，打开命令行窗口并输入：arp–d(清除ARP表)ping192.168.1.101(Ping任意一个和你的主机在同一个局域网的IP，说明:被Ping的主机不能开防火墙）。在wireshark的Filter中输入表达式：arp，然后就能会出现ARP消息的记录。请根据记录回答以下问题：（1）记录下你所看到的信息，用截图形式。（找到ARP请求和ARP应答两个报文）（2）请分析解释你的记录中的内容表示什么意思，从而说明ARP的工作原理。有一个请求和一个应答，表达ARP发出的一个请求和一个应答，即ARP通过广播使得对方接收到我的广播包，并且得到对方的以太网地址应答。ARP的工作原理：在自己主机上构建一个数据包，，然后发送一个广播包，等待应答。然后这两个过程使用的协议就是ARP。计算机网络实验指南第7页/共13页（3）3.6.2设计一个ARP缓存刷新机制的验证为了避免子网中频繁发起ARP请求，让ARP工作得更加高效，每台主机（包括路由器）内部的内存中都开辟了一个ARP缓存空间，叫ARP表。按照教材上的讲解，ARP表的刷新因素主要有：（1）从应答中提取IP-MAC映射对；（2）从机器启动的时候发送的免费ARP请求（gratuitousARP）中提取源IP-MAC映射对；（3）从子网中侦听到的普通ARP请求广播帧中读取源IP-MAC映射对。在PT模拟演示中，已经看到：侦听到ARP广播请求的主机，并没有刷新自己的ARP表。请设计一个实验来分析说明现实网络中，上述第二条和第三条刷新机制是否存在或者被实现。注意：（1）实验室B3-230、231的所有PC的consel网卡都处于同一个大子网中（255.255.252.0）。（2）建议：这个设计实验，以4~8人的组来完成，并请组长在实验报告中写明实验方法，得到的结论，分析过程等，尽量详细。（组长一人写，并写明协助一起完成的组成员；组成员在自己的实验报告中，只需说明参加哪位组长的实验即可。）（3）如果时间来不及，请在宿舍继续完成该项。3.6.2设计一个ARP缓存刷新机制的验证为了避免子网中频繁发起ARP请求，让ARP工作得更加高效，每台主机（包括路由器）内部的内存中都开辟了一个ARP缓存空间，叫ARP表。按照教材上的讲解，ARP表的刷新因素主要有：（1）从应答中提取IP-MAC映射对；（2）从机器启动的时候发送的免费ARP请求（gratuitousARP）中提取源IP-MAC映射对；（3）从子网中侦听到的普通ARP请求广播帧中读取源IP-MAC映射对。在PT模拟演示中，已经看到：侦听到ARP广播请求的主机，并没有刷新自己的ARP表。请设计一个实验来分析说明现实网络中，上述第二条和第三条刷新机制是否存在或者被实现。注意：（1）实验室B3-230、231的所有PC的consel网卡都处于同一个大子网中（255.255.252.0）。（2）建议：这个设计实验，以4~8人的组来完成，并请组长在实验报告中写明实验方法，得到的结论，分析过程等，尽量详细。（组长一人写，并写明协助一起完成的组成员；组成员在自己的实验报告中，只需说明参加哪位组长的实验即可。）（3）如果时间来不及，请在宿舍继续完成该项。实验设计与实验过程：ARP表刷新因素（1）在实验3.6.1已验证；ARP表刷新因素（2）、（3）的验证环境如下：实验环境：六台实验PC通过无线连接到同一个子网（192.168.199.0）,网关为192.168.199.1电脑编号操作系统IPMACPC1Win7Ultimate192.168.199.13544-6D-57-48-8A-F5PC2Win7Ultimate192.168.199.15244-6D-57-60-2A-A6计算机网络实验指南第8页/共13页PC3Win8.1192.168.199.1029c-2a-70-1f-24-1cPC4Win7Ult