實(shí)驗(yàn)三捕捉和分析協(xié)議數(shù)據(jù)包

1、實(shí)驗(yàn)三 捕捉和分析協(xié)議數(shù)據(jù)包一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)1、 熟悉并掌握Ethereal的基本操作，了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)體間進(jìn)行交互以及報(bào)文交換的情況。2、 分析TCP協(xié)議3、 分析HTTP協(xié)議4、 分析DNS協(xié)議二、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與因特網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；主機(jī)操作系統(tǒng)為WindowsXP或Windows 7；Ethereal、IE等軟件。三、 預(yù)備知識(shí)要深入理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，需要仔細(xì)觀察協(xié)議實(shí)體之間交換的報(bào)文序列。為探究協(xié)議操作細(xì)節(jié)，可使協(xié)議實(shí)體執(zhí)行某些動(dòng)作，觀察這些動(dòng)作及其影響。這些任務(wù)可以在仿真環(huán)境下或在如因特網(wǎng)這樣的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成。觀察在正在運(yùn)行協(xié)議實(shí)體間交換報(bào)文的基本工具被稱(chēng)為分組嗅探器（pack

2、et sniffer）。顧名思義，一個(gè)分組嗅探器俘獲（嗅探）計(jì)算機(jī)發(fā)送和接收的報(bào)文。一般情況下，分組嗅探器將存儲(chǔ)和顯示出被俘獲報(bào)文的各協(xié)議頭部字段的內(nèi)容。圖1為一個(gè)分組嗅探器的結(jié)構(gòu)。圖1右邊是計(jì)算機(jī)上正常運(yùn)行的協(xié)議（在這里是因特網(wǎng)協(xié)議）和應(yīng)用程序（如：web瀏覽器和ftp客戶(hù)端）。分組嗅探器（虛線框中的部分）是附加計(jì)算機(jī)普通軟件上的，主要有兩部分組成。分組俘獲庫(kù)（packet capture library）接收計(jì)算機(jī)發(fā)送和接收的每一個(gè)鏈路層幀的拷貝。高層協(xié)議（如：HTTP、FTP、TCP、UDP、DNS、IP等）交換的報(bào)文都被封裝在鏈路層幀中，并沿著物理媒體（如以太網(wǎng)的電纜）傳輸。圖1假設(shè)所

3、使用的物理媒體是以太網(wǎng)，上層協(xié)議的報(bào)文最終封裝在以太網(wǎng)幀中。分組嗅探器的第二個(gè)組成部分是分析器。分析器用來(lái)顯示協(xié)議報(bào)文所有字段的內(nèi)容。為此，分析器必須能夠理解協(xié)議所交換的所有報(bào)文的結(jié)構(gòu)。例如：我們要顯示圖1中HTTP協(xié)議所交換的報(bào)文的各個(gè)字段。分組分析器理解以太網(wǎng)幀格式，能夠識(shí)別包含在幀中的IP數(shù)據(jù)報(bào)。分組分析器也要理解IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式，并能從IP數(shù)據(jù)報(bào)中提取出TCP報(bào)文段。然后，它需要理解TCP報(bào)文段，并能夠從中提取出HTTP消息。最后，它需要理解HTTP消息。Ethereal是一種可以運(yùn)行在Windows, UNIX, Linux等操作系統(tǒng)上的分組分析器。Ethereal是免費(fèi)的，可以從H

4、ttp:/得到。運(yùn)行ethereal程序時(shí)，其圖形用戶(hù)界面如圖2所示。最初，各窗口中并無(wú)數(shù)據(jù)顯示。ethereal的界面主要有五個(gè)組成部分：圖2 Ethereal的用戶(hù)界面l 命令菜單（command menus）：命令菜單位于窗口的最頂部，是標(biāo)準(zhǔn)的下拉式菜單。最常用菜單命令有兩個(gè)：File、Capture。File菜單允許你保存俘獲的分組數(shù)據(jù)或打開(kāi)一個(gè)已被保存的俘獲分組數(shù)據(jù)文件或退出ethereal程序。Capture菜單允許你開(kāi)始俘獲分組。l 俘獲分組列表（listing of captured packets）：按行顯示已被俘獲的分組內(nèi)容，其中包括：ethereal賦予的分組序號(hào)、俘獲時(shí)

5、間、分組的源地址和目的地址、協(xié)議類(lèi)型、分組中所包含的協(xié)議說(shuō)明信息。單擊某一列的列名，可以使分組按指定列進(jìn)行排序。在該列表中，所顯示的協(xié)議類(lèi)型是發(fā)送或接收分組的最高層協(xié)議的類(lèi)型。l 分組頭部明細(xì)（details of selected packet header）：顯示俘獲分組列表窗口中被選中分組的頭部詳細(xì)信息。包括：與以太網(wǎng)幀有關(guān)的信息，與包含在該分組中的IP數(shù)據(jù)報(bào)有關(guān)的信息。單擊以太網(wǎng)幀或IP數(shù)據(jù)報(bào)所在行左邊的向右或向下的箭頭可以展開(kāi)或最小化相關(guān)信息。另外，如果利用TCP或UDP承載分組，ethereal也會(huì)顯示TCP或UDP協(xié)議頭部信息。最后，分組最高層協(xié)議的頭部字段也會(huì)顯示在此窗口中。l

6、 分組內(nèi)容窗口（packet content）：以ASCII碼和十六進(jìn)制兩種格式顯示被俘獲幀的完整內(nèi)容。l 顯示篩選規(guī)則（display filter specification）：在該字段中，可以填寫(xiě)協(xié)議的名稱(chēng)或其他信息，根據(jù)此內(nèi)容可以對(duì)分組列表窗口中的分組進(jìn)行過(guò)濾。四、 實(shí)驗(yàn)步驟（一） Ethereal的使用1. 啟動(dòng)主機(jī)上的web瀏覽器。2. 啟動(dòng)ethereal。你會(huì)看到如圖2所示的窗口，只是窗口中沒(méi)有任何分組列表。3. 開(kāi)始分組俘獲：選擇“capture”下拉菜單中的“Start”命令，會(huì)出現(xiàn)如圖3所示的“Ethereal: Capture Options”窗口，可以設(shè)置分組俘獲的選

7、項(xiàng)。圖3 Ethereal的Capture Option4. 在實(shí)驗(yàn)中，可以使用窗口中顯示的默認(rèn)值。在“Ethereal: Capture Options”窗口的最上面有一個(gè)“interface”下拉菜單，其中顯示計(jì)算機(jī)所具有的網(wǎng)絡(luò)接口（即網(wǎng)卡）。當(dāng)計(jì)算機(jī)具有多個(gè)活動(dòng)網(wǎng)卡時(shí)，需要選擇其中一個(gè)用來(lái)發(fā)送或接收分組的網(wǎng)絡(luò)接口（如某個(gè)有線接口）。隨后，單擊“ok”開(kāi)始進(jìn)行分組俘獲，所有由選定網(wǎng)卡發(fā)送和接收的分組都將被俘獲。5. 開(kāi)始分組俘獲后，會(huì)出現(xiàn)如圖4所示的分組俘獲統(tǒng)計(jì)窗口。該窗口統(tǒng)計(jì)顯示各類(lèi)已俘獲分組的數(shù)量。在該窗口中有一個(gè)“stop”按鈕，可以停止分組的俘獲。但此時(shí)你最好不要停止俘獲分組。6.

8、 在運(yùn)行分組俘獲的同時(shí)，在瀏覽器地址欄中輸入某網(wǎng)頁(yè)的URL，如：。為顯示該網(wǎng)頁(yè)，瀏覽器需要連接的服務(wù)器，并與之交換HTTP消息，以下載該網(wǎng)頁(yè)。包含這些HTTP報(bào)文的以太網(wǎng)幀將被Ethereal俘獲。圖4 Ethereal的Packet Capture Windows7. 當(dāng)完整的頁(yè)面下載完成后，單擊Ethereal俘獲窗口中的stop按鈕，停止分組俘獲。此時(shí)，分組俘獲窗口關(guān)閉。Ethereal主窗口顯示已俘獲的你的計(jì)算機(jī)與其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體交換的所有協(xié)議報(bào)文，其中一部分就是與服務(wù)器交換的HTTP報(bào)文。此時(shí)主窗口與圖2相似。8. 在顯示篩選規(guī)則中輸入“http”，單擊“apply”，分組列表窗口將只顯

9、示HTTP協(xié)議報(bào)文。9. 選擇分組列表窗口中的第一條http報(bào)文。它應(yīng)該是你的計(jì)算機(jī)發(fā)向服務(wù)器的HTTP GET報(bào)文。當(dāng)你選擇該報(bào)文后，以太網(wǎng)幀、IP數(shù)據(jù)報(bào)、TCP報(bào)文段、以及HTTP報(bào)文首部信息都將顯示在分組首部子窗口中。單擊分組首部詳細(xì)信息子窗口中向右和向下箭頭，可以最小化幀、以太網(wǎng)、IP、TCP信息顯示量，可以最大化HTTP協(xié)議相關(guān)信息的顯示量。（二）TCP協(xié)議分析俘獲大量的由本地主機(jī)到遠(yuǎn)程服務(wù)器的TCP分組（1） 啟動(dòng)瀏覽器，打開(kāi)/ethereal-labs/alice.txt網(wǎng)頁(yè)，得到ALICE'S ADVENTURES IN W

10、ONDERLAND文本，將該文件保存到你的主機(jī)上。（2） 打開(kāi)/ethereal-labs/TCP-ethereal-file1.html（3） 窗口如下圖所示。在Browse按鈕旁的文本框中輸入保存在你的主機(jī)上的文件ALICE'S ADVENTURES IN WONDERLAND的全名（含路徑），此時(shí)不要按“Upload alice.txt file”按鈕（4） 啟動(dòng)Ethereal，開(kāi)始分組俘獲。（5） 在瀏覽器中，單擊“Upload alice.txt file”按鈕，將文件上傳到服務(wù)器，一旦文件上傳

11、完畢，一個(gè)簡(jiǎn)短的賀詞信息將顯示在你的瀏覽器窗口中。（6） 停止俘獲。1、 瀏覽追蹤信息（1） 在顯示篩選規(guī)則中輸入“tcp”,可以看到在本地主機(jī)和服務(wù)器之間傳輸?shù)囊幌盗衪cp和http報(bào)文，你應(yīng)該能看到包含SYN報(bào)文的三次握手。也可以看到有主機(jī)向服務(wù)器發(fā)送的一個(gè)HTTP POST報(bào)文和一系列的“http continuation”報(bào)文。根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容（二）TCP分析”中的1-2題。2、 TCP基礎(chǔ)根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容（二）TCP分析”中的3-10題3、 TCP擁塞控制（1） 在Ethereal已俘獲分組列表子窗口中選擇一個(gè)TCP 報(bào)文段。選擇菜單： Statistic

12、s->TCP Stream Graph-> Time-Sequence-Graph(Stevens)。你會(huì)看到如下所示的圖。（2） 根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容（二）TCP分析”中的11-12題。（三）HTTP和DNS分析1. HTTP GET/response交互首先通過(guò)下載一個(gè)非常簡(jiǎn)單的HTML文件（該文件非常短，并且不嵌入任何對(duì)象）。（1） 啟動(dòng)Web browser，然后啟動(dòng)Ethereal分組嗅探器。在窗口的顯示過(guò)濾說(shuō)明處輸入“http”，分組列表子窗口中將只顯示所俘獲到的HTTP報(bào)文。（2） 一分鐘以后，開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（3） 在打開(kāi)的Web brows

13、er窗口中輸入一下地址（瀏覽器中將顯示一個(gè)只有一行文字的非常簡(jiǎn)單的HTML文件）：/ethereal-labs/HTTP-ethereal-file1.html（4） 停止分組俘獲。根據(jù)俘獲窗口內(nèi)容，回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的“（三）HTTP和DNS分析”1-6題。2. HTTP 條件GET/response交互（1） 啟動(dòng)瀏覽器，清空瀏覽器的緩存（在瀏覽器中，選擇“工具”菜單中的“Internet選項(xiàng)”命令，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇“刪除文件”）。（2） 啟動(dòng)Ethereal分組俘獲器。開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（3） 在瀏覽器的地址欄中輸入

14、以下URL: /ethereal-labs/HTTP-ethereal-file2.html,你的瀏覽器中將顯示一個(gè)具有五行的非常簡(jiǎn)單的HTML文件。（4） 在你的瀏覽器中重新輸入相同的URL或單擊瀏覽器中的“刷新”按鈕。（5） 停止Ethereal分組俘獲，在顯示過(guò)濾篩選說(shuō)明處輸入“http”,分組列表子窗口中將只顯示所俘獲到的HTTP報(bào)文。根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的“（三）HTTP和DNS分析”7-10題。3. 獲取長(zhǎng)文件（1） 啟動(dòng)瀏覽器，將瀏覽器的緩存清空。（2） 啟動(dòng)Ethereal分組俘獲器。開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（3

15、） 在瀏覽器的地址欄中輸入以下URL: /ethereal-labs/HTTP-ethereal-file3.html，瀏覽器將顯示一個(gè)相當(dāng)大的美國(guó)權(quán)力法案。（4） 停止Ethereal分組俘獲，在顯示過(guò)濾篩選說(shuō)明處輸入“http”,分組列表子窗口中將只顯示所俘獲到的HTTP報(bào)文。根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的“（三）HTTP和DNS分析”的11-14題。4. 嵌有對(duì)象的HTML文檔（1） 啟動(dòng)瀏覽器，將瀏覽器的緩存清空。（2） 啟動(dòng)Ethereal分組俘獲器。開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（3） 在瀏覽器的地址欄中輸入以下URL: http

16、://ethereal-labs/HTTP-ethereal-file4.html，瀏覽器將顯示一個(gè)具有兩個(gè)圖片的短HTTP文件（4） 停止Ethereal分組俘獲，在顯示過(guò)濾篩選說(shuō)明處輸入“http”,分組列表子窗口中將只顯示所俘獲到的HTTP報(bào)文。根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的“（三）HTTP和DNS分析”的15-16題。5. HTTP認(rèn)證（1） 啟動(dòng)瀏覽器，將瀏覽器的緩存清空。（2） 啟動(dòng)Ethereal分組俘獲器。開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（3） 在瀏覽器的地址欄中輸入以下URL: /ethere

17、al-labs/protected_pages/HTTP-ethereal-file5.html，瀏覽器將顯示一個(gè)HTTP文件，輸入所需要的用戶(hù)名和密碼(用戶(hù)名：eth-students,密碼:networks)。（4） 停止Ethereal分組俘獲，在顯示過(guò)濾篩選說(shuō)明處輸入“http”,分組列表子窗口中將只顯示所俘獲到的HTTP報(bào)文。根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的“（三）HTTP和DNS分析”的17-18題。6. 跟蹤DNSnslookup工具允許主機(jī)向指定的DNS服務(wù)器查詢(xún)某個(gè)DNS記錄。如果沒(méi)有指明DNS服務(wù)器，nslookup將把查詢(xún)請(qǐng)求發(fā)向默認(rèn)的DNS服務(wù)器。nslookup的

18、一般格式是：nslookup option1 option2 host-to-find dns-serveripconfig命令用來(lái)顯示你當(dāng)前的TCP/IP信息，包括：你的地址、DNS服務(wù)器的地址、適配器的類(lèi)型等信息。如果，要顯示與主機(jī)相關(guān)的信息用命令：ipconfig/all如果查看DNS緩存中的記錄用命令：ipconfig/displaydns要清空DNS緩存，用命令：ipconfig /flushdns運(yùn)行以上命令需要進(jìn)入MSDOS環(huán)境。（1） 利用ipconfig命令清空你的主機(jī)上的DNS緩存。啟動(dòng)瀏覽器，并將瀏覽器的緩存清空。（2） 啟動(dòng)Ethereal，在顯示過(guò)濾篩選說(shuō)明處輸入“i

19、p.addr=your_IP_address”(如：ip.addr=3)，過(guò)濾器將會(huì)刪除所有目的地址和源地址都與指定IP地址不同的分組。（3） 開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（4） 在瀏覽器的地址欄中輸入：（5） 停止分組俘獲。（6） 根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容”中的 “（三）HTTP和DNS分析”19-25題。（7） 開(kāi)始Ethereal分組俘獲。（8） 在上進(jìn)行nslookup（即執(zhí)行命令：nslookup ）。（9） 停止分組俘獲。（10） 根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容” 中的 “（三

20、）HTTP和DNS分析”26-29題。（11） 重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，只是將命令替換為：nslookup type=NS （12） 根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容” 中的 “（三）HTTP和DNS分析”30-32題。（13） 重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，只是將命令替換為：nslookup www.aiit.or.kr （14） 根據(jù)操作回答“五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容” 中的 “（三）HTTP和DNS分析”33-35題。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容（一） Ethereal的使用1. 列出在第7步中分組列表子窗口所顯示的所有協(xié)議類(lèi)型。2. 從發(fā)出HTTP GET報(bào)文到接收到HTTP OK響應(yīng)報(bào)

21、文共需要多長(zhǎng)時(shí)間？（在默認(rèn)的情況下，分組列表窗口中Time列的值是從Ethereal開(kāi)始追蹤到分組被俘獲的總的時(shí)間數(shù)，以秒為單位。若要按time-of-day格式顯示Time列的值，需選擇View下拉菜單，再選擇Time Display Format，然后選擇Time-of-day。）3. 你主機(jī)的IP地址是什么？你所訪問(wèn)的主頁(yè)所在服務(wù)器的IP地址是什么？（二）TCP分析1、 向服務(wù)器傳送文件的客戶(hù)端主機(jī)的IP地址和TCP端口號(hào)是多少？2、 G服務(wù)器的IP地址是多少？對(duì)這一連接，它用來(lái)發(fā)送和接收TCP報(bào)文的端口號(hào)是多少？3、 客

22、戶(hù)服務(wù)器之間用于初始化TCP連接的TCP SYN報(bào)文段的序號(hào)（sequence number）是多少？在該報(bào)文段中，是用什么來(lái)標(biāo)示該報(bào)文段是SYN報(bào)文段的？4、 服務(wù)器向客戶(hù)端發(fā)送的SYNACK報(bào)文段序號(hào)是多少？該報(bào)文段中，Acknowledgement字段的值是多少？G服務(wù)器是如何決定此值的？在該報(bào)文段中，是用什么來(lái)標(biāo)示該報(bào)文段是SYNACK報(bào)文段的？5、 包含HTTP POST命令的TCP報(bào)文段的序號(hào)是多少？6、 如果將包含HTTP POST命令的TCP報(bào)文段看作是TCP連接上的第一個(gè)報(bào)文段，那么該TCP連接上的第六個(gè)報(bào)文段的序號(hào)是多少？是何時(shí)發(fā)送的？該報(bào)文

23、段所對(duì)應(yīng)的ACK是何時(shí)接收的？7、 前六個(gè)TCP報(bào)文段的長(zhǎng)度各是多少？8、 在整個(gè)跟蹤過(guò)程中，接收端公示的最小的可用緩存空間是多少？限制發(fā)送端的傳輸以后，接收端的緩存是否仍然不夠用？9、 在跟蹤文件中是否有重傳的報(bào)文段？進(jìn)行判斷的依據(jù)是什么？10、 TCP連接的throughput (bytes transferred per unit time)是多少？請(qǐng)寫(xiě)出你的計(jì)算過(guò)程。11、 利用Time-Sequence-Graph(Stevens) plotting工具，瀏覽由客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送的報(bào)文段序號(hào)和時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。你能否辨別出TCP慢啟動(dòng)階段的起止，以及在何處轉(zhuǎn)入避免擁塞階段？12、 闡述

24、所測(cè)量到的數(shù)據(jù)與TCP理想化的行為有何不同？（三）HTTP和DNS分析1. 你的瀏覽器運(yùn)行的是HTTP1.0，還是HTTP1.1？你所訪問(wèn)的服務(wù)器所運(yùn)行HTTP協(xié)議的版本號(hào)是多少？2. 你的瀏覽器向服務(wù)器指出它能接收何種語(yǔ)言版本的對(duì)象？3. 你的計(jì)算機(jī)的IP地址是多少？服務(wù)器的IP地址是多少？4. 從服務(wù)器向你的瀏覽器返回的狀態(tài)代碼是多少？5. 你從服務(wù)器上所獲取的HTML文件的最后修改時(shí)間是多少？6. 返回到你的瀏覽器的內(nèi)容一共多少字節(jié)？7. 分析你的瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出的第一個(gè)HTTP GET請(qǐng)求的內(nèi)容，在該請(qǐng)求報(bào)文中，是否有一行是：IF-MODIFIED-

25、SINCE？8. 分析服務(wù)器響應(yīng)報(bào)文的內(nèi)容，服務(wù)器是否明確返回了文件的內(nèi)容？如何獲知？9. 分析你的瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出的第二個(gè)“HTTP GET”請(qǐng)求，在該請(qǐng)求報(bào)文中是否有一行是：IF-MODIFIED-SINCE？如果有，在該首部行后面跟著的信息是什么？10. 服務(wù)器對(duì)第二個(gè)HTTP GET請(qǐng)求的響應(yīng)中的HTTP狀態(tài)代碼是多少？服務(wù)器是否明確返回了文件的內(nèi)容？請(qǐng)解釋。11. 你的瀏覽器一共發(fā)出了多少個(gè)HTTP GET請(qǐng)求？12. 承載這一個(gè)HTTP響應(yīng)報(bào)文一共需要多少個(gè)data-containing TCP報(bào)文段？13. 與這個(gè)HTTP GET請(qǐng)求相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)報(bào)文的狀態(tài)代碼和狀態(tài)短語(yǔ)是什么？14. 在被傳送的數(shù)據(jù)中一共有多少個(gè)HTTP狀態(tài)行與TCP-induced”continuation”有關(guān)？15. 你的瀏覽器一共發(fā)出了多少個(gè)HTTP GET請(qǐng)求？這些請(qǐng)求被發(fā)送到的目的地的IP地址是多少？16. 瀏覽器在下載這兩個(gè)圖片時(shí)，是串行下載還是并行下載？請(qǐng)解釋。17. 對(duì)于瀏覽器發(fā)出的最初的HTTP GET請(qǐng)求，服務(wù)器的響應(yīng)是什么(狀態(tài)代碼和狀態(tài)短語(yǔ))?18. 當(dāng)瀏覽器發(fā)出第二個(gè)HTTP GET請(qǐng)求時(shí)，在HTTP GET報(bào)文中包含了哪些新的字段？19. 定位到DNS查詢(xún)報(bào)文和查詢(xún)響應(yīng)報(bào)文，這