實(shí)驗(yàn)7傳輸控制協(xié)議TCP

1、院 系：計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院實(shí)驗(yàn)課程：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)指導(dǎo)老師： 開課時(shí)間：2011 2012年度第 2學(xué)期專 業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程班 級： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 傳輸控制協(xié)議（TCP）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握 TCP 協(xié)議的報(bào)文形式； 2、 掌握 TCP 連接的建立和釋放過程； 3、 掌握 TCP 數(shù)據(jù)傳輸中編號與確認(rèn)的過程； 4、 掌握 TCP協(xié)議校驗(yàn)和的計(jì)算方法；5、 理解 TCP 重傳機(jī)制。三、實(shí)驗(yàn)主要硬件軟件環(huán)境PC機(jī)，Windows操作系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟練習(xí)1 查看TCP連接的建立和釋放各主機(jī)打開工具區(qū)的“拓?fù)潋?yàn)證工具”，選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)

2、結(jié)構(gòu)，配置網(wǎng)卡后，進(jìn)行拓?fù)潋?yàn)證，如果通過拓?fù)潋?yàn)證，關(guān)閉工具繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果沒有通過，請檢查網(wǎng)絡(luò)連接。 本練習(xí)將主機(jī) A 和 B 作為一組，主機(jī) C 和 D 作為一組，主機(jī) E 和 F 作為一組?，F(xiàn)僅以主機(jī) A 和 B 為例，其他組參考主機(jī)A、B的操作。1. 主機(jī)B啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)，并設(shè)置過濾條件（提取TCP協(xié)議）。2. 主機(jī)A啟動(dòng)TCP工具連接主機(jī)B。 （1）主機(jī)A啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺工具欄中的“地址本工具”。點(diǎn)擊主機(jī)掃描按鈕獲取組內(nèi)主機(jī)信息，選中主機(jī)B點(diǎn)擊端口掃描按鈕獲取主機(jī)B的TCP端口列表。 （2）主機(jī)A啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺工具欄中的“TCP工具”。選中“客戶端”單選框，在“地址”文本框中填入主

3、機(jī)B的IP地址，在“端口”文本框中填入主機(jī)B的一個(gè)TCP端口，點(diǎn)擊連接按鈕進(jìn)行連接。3. 察看主機(jī)B捕獲的數(shù)據(jù)，填寫下表。字段名稱報(bào)文1報(bào)文2報(bào)文3序列號139544115736950459411395441158確認(rèn)號013954411583695045942ACK011SYN110 TCP連接建立時(shí)，前兩個(gè)報(bào)文的首部都有一個(gè)“最大字段長度”字段，它的值是多少？作用是什么？結(jié)合IEEE802.3協(xié)議規(guī)定的以太網(wǎng)最大幀長度分析此數(shù)據(jù)是怎樣得出的。答：1460；由發(fā)送端指定，表明了能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖畲蟮亩纬叽纾籱aximum segment size = MTU 20（IP首部）-20（TCP首

4、部）。4. 主機(jī)A斷開與主機(jī)B的TCP連接。5. 察看主機(jī)B捕獲的數(shù)據(jù)，填寫下表。表7-2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果字段名稱報(bào)文4報(bào)文5報(bào)文6報(bào)文7序列號1395441158369504594236950459421395441159確認(rèn)號3695045942139544115913954411593695045943ACK1111FIN1010 結(jié)合步驟3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立連接和四次握手的釋放連接過程，理解序號、確認(rèn)號等字段在TCP可靠連接中所起的作用。思考問題1.為什么在TCP連接過程要使用三次握手？如不這樣做可能會出現(xiàn)什么情況。 答： 3 次握手完成兩個(gè)重要的功能，既要雙方做好發(fā)送數(shù)

5、據(jù)的準(zhǔn)備工作（雙 方都知道彼此已準(zhǔn)備好）也要允許雙方就初始序列號進(jìn)行協(xié)商，這個(gè)序列號在握手過程中被發(fā)送和確認(rèn)。如不這樣做可能會出現(xiàn)死鎖。2、解釋TCP協(xié)議的釋放過程？答：TCP的釋放有兩種方式：三次握手和具有半關(guān)閉的四次握手。三次握手方式：（1）、當(dāng)客戶端想關(guān)閉TCP連接時(shí)，它發(fā)送一個(gè)TCP報(bào)文，把FIN標(biāo)志位設(shè)置為1.（2）、服務(wù)器端收到這個(gè)TCP報(bào)文后，把TCP連接即將關(guān)閉的消息發(fā)送給相應(yīng)的進(jìn)程，并發(fā)送第二個(gè)報(bào)文FIN+ACK報(bào)文，以證實(shí)從客戶端收到了FIN報(bào)文，同時(shí)也說明，另一個(gè)方向的連接也關(guān)閉了。（3）、客戶端發(fā)送最后一個(gè)報(bào)文以證實(shí)從TCP服務(wù)器收到了FIN報(bào)文。這個(gè)報(bào)文包括確認(rèn)號，它

6、等于從服務(wù)器收到的的FIN報(bào)文的序號加1.具有半關(guān)閉的四次握手方式：（1）、客戶端發(fā)送一個(gè)FIN報(bào)文，用來關(guān)閉到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳送。（2）、服務(wù)器收到這個(gè)FIN，它發(fā)回一個(gè)ACK接受這個(gè)半關(guān)閉。（3）、服務(wù)器關(guān)閉與客戶端的連接，發(fā)送一個(gè)FIN給客戶端。（4）、客戶端發(fā)回ACK報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號設(shè)置為收到序號加1。練習(xí)2：利用仿真編輯器編輯并發(fā)送 TCP 數(shù)據(jù)包 本練習(xí)每臺主機(jī)為一組。現(xiàn)僅以主機(jī)A為例，其他主機(jī)的操作參考主機(jī)A的操作。實(shí)驗(yàn)步驟： 1.啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)，設(shè)置過濾條件（提取 HTTP 協(xié)議）。2.啟動(dòng)仿真編輯器，在界面初始狀態(tài)下，程序會自動(dòng)新建一個(gè)單幀，可以利用仿真編輯器打開

7、時(shí)默認(rèn)的以太網(wǎng)幀進(jìn)行編輯。 3. 填寫該幀的以太網(wǎng)協(xié)議首部，其中： 源 MAC 地址：主機(jī) A 的 MAC 地址。 目的 MAC 地址：服務(wù)器的 MAC 地址。 協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長度：0800（IP 協(xié)議）。 4. 填寫 IP 協(xié)議頭信息，其中： 高層協(xié)議類型：6（上層協(xié)議為 TCP）。 總長度：40（IP 首部+TCP 首部）。 源 IP 地址：主機(jī) A 的 IP 地址。 目的 IP 地址：服務(wù)器的 IP 地址(53)。 其它字段任意。 應(yīng)用前面學(xué)到的知識計(jì)算 IP 首部校驗(yàn)和。 5. 填寫 TCP 協(xié)議信息，其中： 源端口：任意大于 1024 的數(shù)，不要使用下拉列表中的端

8、口。 目的端口：80（HTTP 協(xié)議）。 序列號：選擇一個(gè)序號 ISN（假設(shè) 1942589885），以后的數(shù)據(jù)都按照這個(gè)來填。 確認(rèn)號：0。 首部長度：50（長度 20 字節(jié)）。 標(biāo)志位：02（標(biāo)志 SYN=1）窗口大?。喝我?。 緊急指針：0。 使用協(xié)議仿真編輯器的“手動(dòng)計(jì)算”方法計(jì)算校驗(yàn)和；再使用協(xié)議仿真編輯器的“自動(dòng)計(jì)算”方法計(jì)算校驗(yàn)和。將兩次計(jì)算結(jié)果相比較，若結(jié)果不一致，則重新計(jì)算。 l TCP 在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)包括哪些內(nèi)容？ 答：偽首部、TCP首部以及應(yīng)用層來的數(shù)據(jù)。6. 將設(shè)置完成的數(shù)據(jù)幀復(fù)制 3 份。 修改第二幀的 TCP 層的“首部長度和標(biāo)志”位為 10（即標(biāo)志位 ACK=1），

9、TCP 層的“序 號”為 1942589885+1。修改第三幀的 TCP 層的“首部長度和標(biāo)志”位為 11（即標(biāo)志位 ACK=1、 FIN=1） TCP 層的“序號”為 1942589885+1。7. 在發(fā)送該 TCP 連接請求之前，先 ping 一次目標(biāo)服務(wù)器，讓目標(biāo)服務(wù)器知道自己的 MAC 地 址。 8. 使用“仿真編輯器/工具菜單/TCP 屏蔽/啟動(dòng)屏蔽”功能，為 TCPIP 協(xié)議棧過濾掉收到的 TCP 數(shù)據(jù)。 9. 點(diǎn)擊菜單欄中的“發(fā)送”按鈕，在彈出對話框中選擇發(fā)送第一幀。10. 在主機(jī) B 上捕獲相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文，這里要求協(xié)議分析器一端的同學(xué)及時(shí)準(zhǔn)確地捕獲應(yīng)答報(bào)文并迅速從中獲得應(yīng)答報(bào)文

10、的接收字節(jié)序號，并告知仿真編輯器一端的同學(xué)。 11. 我們假設(shè)接收字節(jié)序號為：3246281765，修改第二幀和第三幀的 TCP 層的“ACK 確認(rèn)序號” 的值：3246281766。 12. 計(jì)算第二幀的 TCP 校驗(yàn)和，將該幀發(fā)送。對服務(wù)器的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)。 13. 計(jì)算第三幀的 TCP 校驗(yàn)和，將該幀發(fā)送。 14. 在主機(jī) B 上觀察應(yīng)答報(bào)文，要及時(shí)把最后一幀“序列號”告知協(xié)議編輯器一端的同學(xué)。 15. 修改第四幀的 TCP 層“確認(rèn)號”為接收的序列號+1（即 3246281767）。16. 計(jì)算第四幀的 TCP 校驗(yàn)和，將該幀發(fā)送。斷開連接，完成 TCP 連接的全過程。 17. 協(xié)議

11、分析器一端截獲相應(yīng)的請求及應(yīng)答報(bào)文并分析， 注意觀察“會話分析”中的會話過程。 18. 仿真端主機(jī)使用“仿真編輯器/工具菜單/TCP 屏蔽/停止屏蔽”功能，恢復(fù)正常網(wǎng)絡(luò)功能。思考問題：1、使用 TCP 對實(shí)時(shí)話音數(shù)據(jù)的傳輸有什么問題？使用 UDP 在傳送數(shù)據(jù)文件時(shí)會有什么問題？ 答：TCP協(xié)議可能導(dǎo)致實(shí)時(shí)語音通訊的延遲。使用UDP傳出數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)文件亂序。練習(xí)三：TCP 的重傳機(jī)制 本練習(xí)將主機(jī) A 和 B 作為一組，主機(jī) C 和 D 作為一組，主機(jī) E 和 F 作為一組?，F(xiàn)僅以主機(jī) A 和 B 為例，說明實(shí)驗(yàn)步驟。1、主機(jī)B上啟動(dòng)“實(shí)驗(yàn)平臺工具欄的TCP工具”，作為服務(wù)器，監(jiān)聽端口設(shè)置為

12、2483.2、主機(jī) B 啟動(dòng)協(xié)議分析器開始捕獲數(shù)據(jù)并設(shè)置過濾條件（提取 TCP 協(xié)議）。 3、主機(jī) A 啟動(dòng)TCP 工具連接主機(jī)B。（1）、主機(jī)A啟動(dòng)“實(shí)驗(yàn)平臺工具欄中的PCP工具”。（2）、選中“客戶端”單選框。（3）、在“地址”文本框中填入主機(jī)B的IP地址。（4）、在“端口”文本框中填入主機(jī)B的一個(gè)TCP 端口(2483)；（5）、點(diǎn)擊“連接”按鈕進(jìn)行連接。4、主機(jī) A 向主機(jī) B 發(fā)送一條信息。 5、主機(jī) B 使用“仿真編輯器/工具菜單/TCP 屏蔽/啟動(dòng)屏蔽”功能， 過濾掉接收到的 TCP 數(shù)據(jù)。 6、主機(jī) A 向主機(jī) B 再發(fā)送一條信息。 7、主機(jī) B 刷新捕獲顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)“會話分析視圖”中有兩條以上超時(shí)重傳報(bào)文后，使 用“仿真編輯器/工具菜單/TCP 屏蔽/停止屏蔽”功能，恢復(fù)正常網(wǎng)絡(luò)功能。 8、主機(jī) A 向主機(jī) B 再發(fā)送一條信息，之后斷開連接。 9、主機(jī) B 停止捕獲數(shù)據(jù)。依據(jù)“會話分析視圖”顯示結(jié)果，繪制本練習(xí)的數(shù)據(jù)報(bào)交互圖。思考問題：1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)，測試重傳時(shí)間和重傳次數(shù)。 （沒記錄）2、TCP 在進(jìn)行流量控制時(shí)是以分組的丟失作為產(chǎn)生擁塞的標(biāo)志。有沒有不是因擁塞而引起的分組丟失的情況？如有，請舉出三種情況。 答：（1）當(dāng)IP數(shù)據(jù)