实验4-TCP数据包及连接建立过程分析

实验4 TCP数据包及连接建立过程分析

1．实验目的

1. 学习并分析TCP数据包的结构、含义

2．分析TCP连接的建立过程和数据传输过程。

2．实验设备与环境

1．Wireshark网络分析软件

2．实验文件“计算机网络－实验文件.cap”

3．相关知识

3．1 TCP 数据报结构

? 一个 TCP 数据报由首部和数据两部分组成。

? 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有TCP数据报必须具有的。 ? 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

32 bit比特0 8 16 源端口序号TCP首部确数据偏移保留检验和选项（长度可变）认号窗口紧急指针填充20 字节的固定首部24 31目的端口UAPRSFRCSSYIGKHTNNTCP 报文段发送在前IP 首部TCP 首部TCP 数据部分IP 数据部分TCP 报文段首部 3．2 TCP 连接的建立过程

? A 的 TCP 向 B 发出连接请求报文段，其首部中的同步比特 SYN 应置为 1，并选择

序号 x (为了防止TCP syn 攻击，分组选择的是经过较复杂运算后得到的初始化序号，当然其相对序号应该视作是1)，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。 ? B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。

? B 在确认报文段中应将 SYN 置为 1，其确认号应为 x ? 1，同时也为自己选择序号

y(为了防止TCP syn 攻击，分组选择的是经过较复杂运算后得到的初始化序号，当然其相对序号应该视作是1)。

? A 收到此报文段后，向 B 给出确认，其确认号应为 y ? 1。 ? A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。

? 当运行服务器进程的主机 B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也通知其上层应用进程，

连接已经建立。

4．实验内容

4.1 TCP数据包的结构和含义分析

打开文件“计算机网络－实验文件.cap”，这是一个包括204个分组的网络通信记录，详细记录了分组的序号、相对时间、源地址、目标地址、协议类型、内容，如图1是对第29个分组的详细信息。

图1 第29个分组的TCP数据包的解析

观察文件内第29个分组的TCP数据包详细信息，见图1。

? 它的前16位是1668，表示源端口是1668，是客户端的一般端口，（本机是客户端） ? 它的目的端口是0050（H）＝8080，表明是访问服务器端的HTTP应用。

? 当前发送的数据首字节是0（相对值），表示为首发字节。它携带的数据包长度是0字

节，64（IP包全长，见IP包头的长度字段值）－20（IP首部长度）－44（TCP首部长度）＝0字节，该TCP数据包未携带数据。

? 确认号字段为0，结合后面的ACK ? 0，表明未携带确认信息。

? TCP首部的固定长度部分是20字节; b002(H)=1011 0000 0000 0010 （B）,其中表示TCP

首部长度长度.是前4位，即1011（B）=11，以4个字节为1个单位，因此该TCP首部总长度是11×4字节＝44字节，其中包含选项字段24字节。 ? 同步比特SYN=1，表明它是一个TCP连接相关的数据包 ? 其它：ACK ? 0，确认比特 ACK —— 只有当 ACK ? 1 时确认号字段才有效。当 ACK

? 0 时，确认号无效。

? 推送比特 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给

接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。 ? 窗口字段大小524280字节，当前可以接收对方发送524280字节。 ? 校验和＝a4ff，正确。

? 紧急指针字段＝0，因为紧急URG＝0

? 头部选项字段：给出了最大报文段长度MMX＝1460字节，注意MAC帧携带的数据范

围是46－1500字节，1500－20（IP头长）－20（TCP长）＝1460。

观察文件内第34个分组的TCP数据包详细信息，见图2。

图2 第34个分组的TCP数据包的解析

? 它的源端口是0050（H）＝80，是服务器端的HTTP应用服务。 ? 它的目的端口是1668，是客户端的一般端口号。

? 当前发送的数据首字节是1449（相对值）。它携带的数据包长度是357字节，409（IP

包全长，见IP包头的长度字段值）－20（IP首部长度）－32（TCP首部长度）＝357字节，该TCP数据包携带357字节数据，因此下一个TCP数据包携带数据的首字节是1449＋357＝1806。

? 确认号字段为875，结合后面的ACK ?1，表明已经正确接收对方发送的875字节前的

数据。

? TCP首部固定字段长度是20字节； 8018(H)=1000 0000 0001 1000 （B）,其中表示TCP

首部长度长度是前4位，即1000（B）=8，因此该TCP首部长度是8×4字节＝32字节，包含选项字段12字节。

? 同步比特SYN=0，表明它不是一个TCP连接相关的数据包

? 确认比特ACK ? 1 ，确认号字段才有效。当 ACK ? 0 时，确认号无效。

? 推送比特 PSH (PuSH)＝1，接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段，就尽快地交付给

接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。 ? 窗口字段大小64661字节，当前可以接收对方发送64661字节。 ? 校验和＝d169，正确。

? 紧急指针字段＝0，因为紧急URG＝0

? 头部选项字段：给出了时间戳Time stamp。

数据被分片，1805字节的数据被分为第33个分组的1448字节和第34个分组的357字节.

4.2 TCP连接的建立和释放过程

选择“flow graph” 观察TCP连接的建立过程。

图3 选择“flow graph” 观察TCP连接的建立过程

图4 选择“flow graph”参数 观察TCP流

图5 TCP流

客户端进程（IP地址：219.222.170.14，端口1668）与服务器端进程（IP地址：172.30.0.19 端口80）建立连接的3次握手过程，对应的分别是第29、30、31数据分组。它们分别完成的是：

第29数据分组：客户端 的 TCP（ 序號=8a42cdc9，这是客户端为了防范某些安全性攻击而选择的起始序号，相对序号是1）向服务器端发出连接请求报文段；注意该分组的Option字段内容，给出了MSS=1460字节，Sack Permitted 等协商内容。该连接请求报文不

携带数据（Len=0），但消耗一个序号。为了防止TCP syn 攻击，该分组选择的初始化序号是8a42cdc9，当然相对序号是1。

第30数据分组：服务器端 的 TCP收到连接请求报文段后，同意，发回确认（确认报文段中将 SYN 置为 1，ACK＝1）；注意该分组的Option字段内容，给出了MSS=1460字节. 该连接请求确认报文不携带数据（Len=0），但消耗一个序号。同时初始窗口值为32768字节。为了防止TCP syn 攻击，该分组选择的初始化序号是27f5bf03，当然相对序号是1, 对29数据分组的确认是8a42cdca（8a42cdc9+1）.

第31数据分组：客户端收到此报文段后，向服务器端 给出确认（ACK＝1）。连接建立完成。

客户端进程（IP地址：219.222.170.14，端口1669）与服务器端进程（IP地址：172.30.0.19 端口80）释放连接的过程，对应的分别是第47、48、49、50数据分组。它们分别完成的是：

第47数据分组：219.222.170.14端 的 TCP（FIN置为 1）向172.30.0.19端发出连接释放请求报文段，该释放请求报文未携带数据（Len=0），但消耗一个序号。

第48数据分组：服务器端的 TCP收到连接释放请求报文段后，发回确认（确认报文段中将ACK置为 1）；窗口值为64167字节；注意该分组的Option字段内容，时间戳Time stamp。

第49数据分组：172.30.0.19端也不再需要发送数据，发出连接释放请求报文段（FIN置为 1），未携带数据（Len=0）。

第50数据分组：收到第49数据分组后，219.222.170.14端发出确认（ACK＝1）。 至此，连接释放的协商过程完毕，收到第50数据分组后，172.30.0.19会释放与219.222.170.14端1669的连接；219.222.170.14端在2MSL后，释放连接。

5．实验问题

问题一：什么是TCP协议？TCP数据包的结构和含义是怎样的？

问题二： TCP协议建立连接的过程是怎样的？

问题三：根据文件“计算机网络－实验文件.cap”，参照实验4.1 回答以下问题： 1、 分析第44个分组TCP数据包的结构和含义？ 2、 分析第127个分组TCP数据包的结构和含义？ 3、 分析第75个分组TCP数据包的结构和含义？

问题四：根据文件“计算机网络－实验文件.cap”，参照实验4.2 回答以下问题：

1、 219.222.170.14端进程（端口1672）与服务器端进程（端口80）建立连接的3次握手过

程？该服务器的IP地址是？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vo2h.html