北邮计算机网络实验网络层数据分组捕获

计算机网络课程设计实验二：网络层数据分组的捕获和解析1、实验类别协议分析型2、实验内容和实验目的本次实验内容：1）捕获在连接Internet过程中产生的网络层分组：DHCP分组，ARP分组，IP数据分组，ICMP分组。2）分析各种分组的格式，说明各种分组在建立网络连接过程中的作用。3）分析IP数据分组分片的结构实验目的：通过本次实验了解计算机上网的工作过程，学习各种网络层分组的格式及其作用，理解长度大于1500字节IP数据组分片传输的结构。4）分析TCP建立连接，拆除连接和数据通信的流程。3、实验学时4学时4、实验组人数1人5、实验设备环境1台装有WindowsXP操作系统的pc机，能够连接到Internet，并安装WireShark软件。6、学习难点重点分析网络层分组的格式，掌握各种分组在网络通信中的应用，了解整个上网的工作过程。发送ICMP分组，并分析其结构和功能。制作长度大于1500字节的IP数据分组，发送并分析其分片传输的过程。7、实验步骤1、启动计算机，连接网络确保能够上网，安装WireShark软件。2、第一步：开启WirkShark监控，设置捕获过滤器，仅捕获UDP报文Capture==Interfrace==选中所用网卡==点击Start第二步：设置WirkShark显示过滤器，在工作画面Filter设置udp.port==68,这样在捕获的报文中，仅显示UDP端口号68的报文（DHCP报文）第三步：在DOS窗口执行命令ipconfig/release先释放已经申请的IP地址，再执行ipconfig/renew，就可以在WireShark上看到DHCP的四次握手获得IP地址，缺省路由DNS等参数的过程。第四步：重新设置WireShark的捕获选项和显示选项（这些选项的设置方法可以参照软件自带手册）。执行一个ping命令，观察ARP和PING命令的执行过程。关于捕获过滤器的手册：Help==Contents，找到4.9节：Filteringwhilecapturing关于显示过滤器的手册：Help==Contents，找到6.3节：Filteringpacketswhileviewing3、分析数据分组的分片传输过程制作大于8000字节的IP数据分组并发送，捕获后分析其分片传输的分组结构。使用Windows中ping命令的-l选项，例如：ping-l8000192.168.0.14、分析TCP通信过程WireShark的Filter项填为tcp.port==21(仅观察FTP的TCP通信，FTP端口号为21)。捕获所有下面通信过程的TCP报文进行分析。1)观察TCP建立连接的三次握手和粗暴方式拆除连接的流程。执行命令ftpftp.pku.edu.cn连接建立后直接按下Ctrl-C中止程序运行。2)观察TCP建立连接的三次握手，数据通信和优雅方式拆除连接的流程。执行命令ftpftp.pku.edu.cn用户名输入anonymous口令输入a@b执行成功后输入命令bye3)(选作)执行下面的操作，观察TCP连接断开的流程与2）有何区别。执行命令ftpftp.bupt.edu.cn用户名输入anonymous口令输入a@b执行成功后输入命令bye8、实验分析捕获ICMP协议数据1.运行ping命令（例如：cping192.168.0.1），远程主机地址可以是本机地址、网关路由器地址，也可以是域名（如）。将捕获到的数据保存为文件。2.使用Windows中ping命令的-l选项（例如：cping-l8000192.168.0.1），制作大于8000字节的IP包并发送，捕获后分析其分段传输的包结构。捕获DHCP协议数据1.使用ipconfig命令释放计算机的IP地址（cipconfig-release）；2.使用ipconfig命令重新申请IP地址（cipconfig-renew）。此时wireshark窗口中可以捕获到完整的DHCP地址分配的流程，将捕获到的数据保存为文件。捕获ARP协议数据采用与捕获DHCP协议数据相同的方法释放IP地址并重新申请，在wireshark窗口中可以捕获到ARP请求和响应消息，保存为文件。捕获TCP协议数据打开浏览器，输入一个页面内容较简单网页URL，如；网页全部显示后关闭浏览器。9、实验结果1）捕获DHCP分组Encode分析如下：由捕获的数据包可见，其IP头部的目的域地址为ffffffff，即表明该包围一个广播包，同时可以看到其源地址为00000000。根据DHCP的数据包部分的译码输出，我们可以得到BootRecordtype域为1（表明是申请IP地址），以及硬件地址类型和硬件地址长度等等信息，并且最终申请的IP地址为59.64.192.184。之后可以看到网关会发来一个DHCPACK数据包，用来确认IP地址的分配（由于版面所限，未添加相应截图）2）捕获IP数据分组：IP分组格式为：分析IP数据分组：其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度0030分组长度48字节标识8a83标识为35459标志40DF=1，MF=0，不允许分片偏移值00偏移量为0生存周期6e每跳生存周期为110s协议06携带的数据来自TCP协议头部校验和8911头部校验和为8911源地址7d26809c源地址为125.38.128.156目的地址3b40c030目的地址为59.64.192.483）分析整个上网的工作过程，需要收发什么分组？每个分组的内容是什么？首先通过广播的方式向默认的网关（我这里是59.64.192.1）发送一个DHCPREQUEST报文，以申请获得动态的IP地址，里面包括的内容如实验结果1示网关受到报文后，会回送一个DHCPACK报文，以告诉申请方已经将IP地址分配过去，本次实验分配的地址是59.64.192.48之后本机还要广播自己的地址映射关系，用ARP数据报。其形式是这样的：本机发送ARP请求查找它自己的IP地址，这样就会使每台主机在ARP缓存中加入一个映射表象，即让其他主机知道了当前本机的地址，相应的数据报如下图示DHCPREQUEST数据报DHCPACK数据报ARP数据报4）捕获ICMP分组：分组一相应ICMP译码输出分析ICMP分组：此ICMP报文是差错报文，报告差错为终点不可达中的端口不可达。通过ping命令产生ICMP报文二相应的ICMP译码输出分析ICMP分组：此ICMP为用来判断指定目标是否可达以及是否活着的报文，是ping命令中常用的5）制作一个8000字节的IP数据分组，发送后捕获分析。由于分组长度大于1500字节，因此需要分片传输。按照2）中的方法分析所有分片的结构。IP分组一字段报文（16进制）内容类型03终点不可达代码03端口不可达校验和bf73头部校验和为bf73字段报文（16进制）内容类型08问一台机器是否仍处于活动状态代码00校验和195c头部校验和为195c其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度05dc分组长度1500字节标识0b6e标识为2926标志20DF=0，MF=1，允许分片,当前片不是最后片偏移值00偏移量为0生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和A9F7头部校验和为A9F7源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100IP分组二其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度05dc分组长度1500字节标识0b6e标识为2926标志20DF=0，MF=1，允许分片,当前片不是最后片偏移值20B9偏移量为1480生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和A93E头部校验和为A93E源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100IP分组三其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度05dc分组长度1500字节标识0b6e标识为2926标志2XDF=0，MF=1，允许分片,当前片不是最后片偏移值2172偏移量为2960生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和A885头部校验和为A885源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100IP分组四其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度05dc分组长度1500字节标识0b6e标识为2926标志2XDF=0，MF=1，允许分片,当前片不是最后片偏移值222b偏移量为4440生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和A7CC头部校验和为A7CC源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100IP分组五其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度05dc分组长度1500字节标识0b6e标识为2926标志2XDF=0，MF=1，允许分片,当前片不是最后片偏移值22e4偏移量为5920生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和A713头部校验和为A713源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100IP分组六其相应的分析如下表字段报文（16进制）内容报头长度45报头长20字节服务类型00正常时延，正常吞吐量，正常可靠性总长度0274分组长度628字节标识0b6e标识为2926标志03DF=0，MF=0，允许分片,当前片是最后片偏移值039d偏移量为7400生存周期80每跳生存周期为128s协议01携带的数据来自ICMP协议头部校验和C9C2头部校验和为C9C2源地址3b40c0b8源地址为59.64.192.184目的地址d35e9064目的地址为211.94.144.100上述便是将一个8000字节的分组划分为六个分片的情形，我们不妨加以计算5个长度为1500字节的IP分组，每个分组的净荷域=1500-20=1480，第一个分组为表明是ICMP分组，又加了8个字节的长度，故前五个分组组装起来为1480*5-8=7392。加上最后一个分片，其总长度为7392+628=8000Byte，证明结果是正确的。6）TCP协议分析建立连接:在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据释放连接:虽然TCP连接是全双工的，但可将其视为一对单工连接，每个连接单独释放，两个单工之间独立。步骤:（1）客户端1发送一个FIN，用来关闭1到2的数据发送（2）服务器2收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号+1，和SYN一样，一个FIN将占用一个序号（3