局域网设计上机实验

ZhejiangUniversityofTechnology实验报告课程名称：局域网设计任课教师：颜世航实验项目：传输控制协议TCP学生姓名：奚家字实验时间：2015/12/51、实验目的：1.1.掌握TCP协议的报文格式1.2.掌握TCP连接的建立和释放过程1.3.掌握TCP数据传输中编号与确认的过程1.4.掌握TCP协议校验和的计算方法1.5.理解TCP重传机制2、实验过程记录2.1、察看TCP连接的建立和释放1.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）。2.主机C打开TCP工具，类型选择“服务器”，端口填写大于1024的值；点击“创建”，如果端口被占用则选择其它。主机A打开TCP工具，类型选择“客户端”，地址填入主机C的IP地址；在端口填入主机C的TCP工具监听的端口；点击[连接]按钮进行连接。3.察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。AcknowledgementNumber139954987600ACK100SYN0104.主机A断开与主机C的TCP连接。5.察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。字段名称报文4报文3报文2报文1SequenceNumber1645141353123974743412397474341645141354AcknowledgementNumber1239747434164514135416451413541645141355ACK1111SYN00002.2、利用仿真编辑器编辑并发送TCP数据包本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组，现仅以主机A和B为例，说明实验步骤。在本实验中由于TCP连接有超时时间的限制，故仿真编辑器和协议分析器的两位同学要默契配合，某些步骤（如计算TCP校验和）要求熟练、迅速。为了实现TCP三次握手过程的仿真，发送第一个连接请求帧之前，仿真端主机应该使用“仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能来防止系统干扰（否则计算机系统的网络会对该请求帧的应答帧发出拒绝响应）。通过手工编辑TCP数据包实验，要求理解实现TCP连接建立、数据传输以及断开连接的全过程。在编辑的过程中注意体会TCP首部中的序列号和标志位的作用。首先选择服务器主机上的一个进程作服务器进程，并向该服务器进程发送一个建立连接请求报文,对应答的确认报文和断开连接的报文也编辑发送。其步骤如下：1.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）。2.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。3.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）。4.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(172.16.0.10)。其它字段任意。应用前面学到的知识计算IP首部校验和。5.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？答：协议字段（IP层的高层协议类型）、源IP地址、目的IP地址、长度（TCP数据总长度）、TCP首部、TCP数据6.将设置完成的数据帧复制3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。7.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。8.使用“仿真编辑器/工具菜单/TCP屏蔽/启动屏蔽”功能，为TCP\IP协议栈过滤掉收到的TCP数据。9.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。10.在主机B上捕获相应的应答报文，这里要求协议分析器一端的同学及时准确地捕获应答报文并迅速从中获得应答报文的接收字节序号，并告知仿真编辑器一端的同学。11.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。12.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。13.计算第三帧的TCP校验和，将该帧发送。14.在主机B上观察应答报文，要及时把最后一帧“序列号”告知协议编辑器一端的同学。15.修改第四帧的TCP层“确认号”为接收的序列号+1（即3246281767）。16.计算第四帧的TCP校验和，将该帧发送。断开连接，完成TCP连接的全过程。17.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。18.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。2.3、TCP的重传机制本练习将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以主机A和B为例，说明实验步骤。1.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）。2.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。3.主机A向主机B发送一条信息。4.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。5.主机A向主机B再发送一条信息。6.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。7.主机A向主机B再发送一条信息，之后断开连接。8.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。2.4、思考问题2.4.1、试用具体例子说明为什么传输连接建立时要使用三次握手。如不这样做可能会出现什么情况。答：我们知道，3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要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。现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机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认为连接还未建立成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。2.4.2、使用TCP对实时话音数据的传输有什么问题？使用UDP在传送数据文件时会有什么问题？答：1.如果语音数据不是实时播放（边接受边播放）就可以使用TCP，因为TCP传输可靠。接收端用TCP讲话音数据接受完毕后，可以在以后的任何时间进行播放。但假定是实时传输，则必须使用UDP。2.UDP不保证可靠交付，但UCP比TCP的开销要小很多。因此只要应用程序接受这样的服务质量就可以使用UDP。2.4.3、TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况？如有，请举出三种情况。答：当IP数据报在传输过程中需要分片，但其中的一个数据报未能及时到达终点，而终点组装IP数据报已超时，因而只能丢失该数据报；IP数据报已经到达终点，但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报；数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥，但网桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃。3、实验心得通过本次实验，对于传输控制协议TCP有了进一步的了解。经过对该实验的实际操作以及试验后对实验结果的分析，更加深刻地体会到了TCP的作用。本次试验中出现了一些实际操作上的错误，导致实验结果与理论上的结果有出入，争取之后的实验能成功得到正确结果。