1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)分組的捕獲和解析1、實(shí)驗(yàn)類別協(xié)議分析型2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋敬螌?shí)驗(yàn)內(nèi)容：1）捕獲在連接Internet過程中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)層分組：DHCP分組，ARP分組，IP數(shù)據(jù)分組，ICMP分組。2）分析各種分組的格式，說明各種分組在建立網(wǎng)絡(luò)連接過程中的作用。3）分析IP數(shù)據(jù)分組分片的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^本次實(shí)驗(yàn)了解計(jì)算機(jī)上網(wǎng)的工作過程，學(xué)習(xí)各種網(wǎng)絡(luò)層分組的格式及其作用，理解長度大于1500字節(jié)IP數(shù)據(jù)組分片傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。4）分析TCP建立連接，拆除連接和數(shù)據(jù)通信的流程。3、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)4、實(shí)驗(yàn)組人數(shù)1人5、實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境1臺裝有WindowsXP操作系統(tǒng)的pc機(jī)，能夠連接到

2、Internet，并安裝WireShark軟件。6、學(xué)習(xí)難點(diǎn)重點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)層分組的格式，掌握各種分組在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用，了解整個(gè)上網(wǎng)的工作過程。發(fā)送ICMP分組，并分析其結(jié)構(gòu)和功能。制作長度大于1500字節(jié)的IP數(shù)據(jù)分組，發(fā)送并分析其分片傳輸?shù)倪^程。7、實(shí)驗(yàn)步驟1、啟動計(jì)算機(jī)，連接網(wǎng)絡(luò)確保能夠上網(wǎng)，安裝WireShark軟件。2、第一步：開啟WirkShark監(jiān)控，設(shè)置捕獲過濾器，僅捕獲UDP報(bào)文Capture=Interfrace=選中所用網(wǎng)卡=點(diǎn)擊Start第二步：設(shè)置WirkShark顯示過濾器，在工作畫面Filter設(shè)置udp.port=68,這樣在捕獲的報(bào)文中，僅顯示UDP端口號68的

3、報(bào)文（DHCP報(bào)文）第三步：在DOS窗口執(zhí)行命令ipconfig/release先釋放已經(jīng)申請的IP地址，再執(zhí)行ipconfig/renew,就可以在WireShark上看到DHCP的四次握手獲得IP地址，缺省路由DNS等參數(shù)的過程。第四步：重新設(shè)置WireShark的捕獲選項(xiàng)和顯示選項(xiàng)（這些選項(xiàng)的設(shè)置方法可以參照軟件自帶手冊）。執(zhí)行一個(gè)ping命令，觀察ARP和PING命令的執(zhí)行過程。關(guān)于捕獲過濾器的手冊：Help=Contents,找到4.9節(jié)：Filteringwhilecapturing關(guān)于顯示過濾器的手冊：Help=Contents，找到6.3節(jié)：Filteringpacketswh

4、ileviewing3、分析數(shù)據(jù)分組的分片傳輸過程制作大于8000字節(jié)的IP數(shù)據(jù)分組并發(fā)送，捕獲后分析其分片傳輸?shù)姆纸M結(jié)構(gòu)。使用Windows中ping命令的-I選項(xiàng)，例如：ping-l80004、分析TCP通信過程WireShark的Filter項(xiàng)填為tcp.port=21（僅觀察FTP的TCP通信，F(xiàn)TP端口號為21）。捕獲所有下面通信過程的TCP報(bào)文進(jìn)行分析。1）觀察TCP建立連接的三次握手和粗暴方式拆除連接的流程。執(zhí)行命令ftp HYPERLINK 連接建立后直接按下Ctrl-C中止程序運(yùn)行。2）觀察TCP建立連接的三次握手，數(shù)據(jù)通信和優(yōu)雅方式拆除連接的流程。執(zhí)行命令ftp HYPER

5、LINK 用戶名輸入anonymous口令輸入ab執(zhí)行成功后輸入命令bye3）（選作）執(zhí)行下面的操作，觀察TCP連接斷開的流程與2）有何區(qū)別。執(zhí)行命令ftp HYPERLINK 用戶名輸入anonymous口令輸入ab執(zhí)行成功后輸入命令bye8、實(shí)驗(yàn)分析捕獲ICMP協(xié)議數(shù)據(jù)運(yùn)行ping命令（例如：cping），遠(yuǎn)程主機(jī)地址可以是本機(jī)地址、網(wǎng)關(guān)路由器地址，也可以是域名（如）。將捕獲到的數(shù)據(jù)保存為文件。使用Windows中ping命令的-I選項(xiàng)（例如：cping-l8000）,制作大于8000字節(jié)的IP包并發(fā)送，捕獲后分析其分段傳輸?shù)陌Y(jié)構(gòu)。捕獲DHCP協(xié)議數(shù)據(jù)使用ipconfig命令釋放計(jì)算機(jī)的

6、IP地址（oipconfig-release）；使用ipconfig命令重新申請IP地址（oipconfig-renew）。此時(shí)wireshark窗口中可以捕獲到完整的DHCP地址分配的流程，將捕獲到的數(shù)據(jù)保存為文件。捕獲ARP協(xié)議數(shù)據(jù)采用與捕獲DHCP協(xié)議數(shù)據(jù)相同的方法釋放IP地址并重新申請，在wireshark窗口中可以捕獲到ARP請求和響應(yīng)消息，保存為文件。捕獲TCP協(xié)議數(shù)據(jù)打開瀏覽器，輸入一個(gè)頁面內(nèi)容較簡單網(wǎng)頁URL，如；網(wǎng)頁全部顯示后關(guān)閉瀏覽器。9、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1）捕獲DHCP分組-DHCP:DHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCP0000000000000010

7、0000002000000030000000400000005000000060000000700000008000000090OOOOOOaO000000L0OOOOOOcOOOOOOOdOOOOOOOeOOOOOOOf000000100000001100000012000000130000001400000015000000160DHCPHeaderElcicitrecordtype=1(Request)Hardwareaddresstype=1(10MbEthernet)Hardwareaddresslength=6bytesHops=0Transactionid=4452357DEla

8、psedboottime=0secondsftftifftffit00112542bO6c：-08004500015c46ec00008011f2aS00000000ffffftft004400430148c7640101060044000000000000000000000000000G00000000000000112542L06-c000000oc00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

9、00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000G000000000000000000000000000000oc0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000G000000000000&39.2.酸633：501033d07010011

10、2541L06C-鯨2.043b40cObS0d-Of49424d2d3f94131S-3-述353iS-3-3f951r自:0G00004942?4d2d.-39酸g42.31.3-3.3932?.35，裁.33酸2e3c084d53465420352eSO370b01Of03-062c2eItIf21f92bfi.M發(fā).E.F?.頷.D.C.HBffi.DR5組發(fā).=.：唆E發(fā)常.；回欄.IBM-99Bl39251-3f9i.IBM-99B13925139.MSFT5.07.Encode分析如下：DHCP:DHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDH

11、CPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPHeaderBootrecordtypeHardwareaddresstypeHardwareaddresslengthHopsTransac.tionidElapsedboottimeFlagsClient1fignedIPaddressClientIPaddressNestServertouseinbootstrapRelayAgentClienthardwareaddress=1(Request-):=1(10MbEthernet-)：:“=4452.3；5

12、7D=0Seconds=0000=Nobroadcast=00112542B06CHostname=Bootfilename=VendorInformationtag=63B2536MessageType=3(DHCPRequest)：Clientidentifier.OptionClienthardwaretypeEthernetClienthardwareaddress=0011542E06CRequestspecific.IPaddress=34HostName=hBM-99B1325139DHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPD

13、HCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPDHCPElcicitfilename：=VendorInformationtag：=63025363MessageType：=3(DHCPRequest).glimntidmntifimzr.Option.gliErithardwaretype=Ethernetil.ienthardwareaddress：=00112542B06CRequestspecificIPaddress：=04HcQtName：=IBM-99B13925139Unidenta弓01glasidentifi&r：=4D5346542

14、03：52E30ParametmrRequestList:11wntries1=iZlients-subnetmask15=Domainname3=Routeraonth已dientwsubnet6=Domainname-server44=NetBIOSoyerTCP/IPnameServer46=NetBIOSoverTCP/IPnodetype47：=NetBIOSoyerTC：P/IP-tope31=Performrciut已rdiCqvery33=Static：zmut已249=Unknown.Opticin43=Vendorspecificinformation由捕獲的數(shù)據(jù)包可見，其

15、IP頭部的目的域地址為ffffffff,即表明該包圍一個(gè)廣播包，同時(shí)可以看到其源地址為00000000。根據(jù)DHCP的數(shù)據(jù)包部分的譯碼輸出，我們可以得到BootRecordtype域?yàn)?（表明是申請IP地址），以及硬件地址類型和硬件地址長度等等信息，并且最終申請的IP地址為84。之后可以看到網(wǎng)關(guān)會發(fā)來一個(gè)DHCPACK數(shù)據(jù)包，用來確認(rèn)IP地址的分配（由于版面所限，未添加相應(yīng)截圖）2）捕獲IP數(shù)據(jù)分組:00000000:0017316Cf0b400lb545b3b41OS004500.1祓?,T;A.E.00000010:00308a8340006e0689117d26SO9c3b40.0蚱.n

16、.?減？00000020:c030lad40050allfa.6991000000007002.p.00000030:ffff64440000020405ac01010402dD?.IP分組格式為：32BitsVersionIHLTypeofserviceTotallengthIdentificationpFragmentoffsetTimetoliveProtocolHeaderchecksumSourceaddressDestinationaddress二Options(0ormorewords)二分析IP數(shù)據(jù)分組:IPHeader33J33333333J3J333333WIPIPIPIP

17、IPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPVersionTypeofservice000lengthTcitadIdentificaticinFlagsFragmentoffsetTimetoliveProtocolHeaderchecksumSourceaddressDestinationaddressNociptianw4.headerlength=20bytes=00=routine=normaldelay=normalthroughput=normalreliability=ECTbit-transportprotocolwillignoretheCEbi

18、t=CEbit-nocongestion=40tiytm乞=35459=4X=dontfFaimm已nt=lastfragment=0byt已乞=110seconds/hops=6(TCP)=8911(correct)568其相應(yīng)的分析如下表字段報(bào)文（16進(jìn)制）內(nèi)容報(bào)頭長度45報(bào)頭長20字節(jié)服務(wù)類型00正常時(shí)延，正常吞吐量，正?？煽啃钥傞L度0030分組長度48字節(jié)標(biāo)識8a83標(biāo)識為35459標(biāo)志40DF=1，MF=0,不允許分片偏移值00偏移量為0生存周期6e每跳生存周期為110s協(xié)議06攜帶的數(shù)據(jù)來自TCP協(xié)議頭部校驗(yàn)和8911頭部校驗(yàn)和為8911源地址7d26809c源地址為56目的地址3

19、b40c030目的地址為83）分析整個(gè)上網(wǎng)的工作過程，需要收發(fā)什么分組？每個(gè)分組的內(nèi)容是什么？首先通過廣播的方式向默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)（我這里是）發(fā)送一個(gè)DHCPREQUEST報(bào)文，以申請獲得動態(tài)的IP地址，里面包括的內(nèi)容如實(shí)驗(yàn)結(jié)果1示網(wǎng)關(guān)受到報(bào)文后，會回送一個(gè)DHCPACK報(bào)文，以告訴申請方已經(jīng)將IP地址分配過去，本次實(shí)驗(yàn)分配的地址是8之后本機(jī)還要廣播自己的地址映射關(guān)系，用ARP數(shù)據(jù)報(bào)。其形式是這樣的：本機(jī)發(fā)送ARP請求查找它自己的IP地址，這樣就會使每臺主機(jī)在ARP緩存中加入一個(gè)映射表象，即讓其他主機(jī)知道了當(dāng)前本機(jī)的地址，相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)如下圖示1序號狀態(tài)1源地址目標(biāo)地址1摘要Leri司Fie30.00

20、40CA7D35520.FFFFFFFFFFFFRIP:request:find1netw口工J:.FD9D5429604ro.o.o.o5DH匚F:Request.Messaqetype:DH匚FRequest362Irrifiitfiirr-ri口廠匸1orrr-41rr.r、?il口口CTTTTT17r-7.T口口T】TTTt?口IT1-JFlppppppppppppppppppppppIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIP-Ip”_3”T辺-IFHeaderVersion=4.headerlength=20bytesType口fservice=000U0=routins.0.0

21、.0.0.0T口丄lengthIdentificationFlagsFraqine口t口ffsetTiiiLStoliveF1工Dt口匚:口1HeaderchecksumE口urceaddressn口rmaldelay口口rmalthi?口ughputnorma1reliabilityECTbittransp口工prcjt口匚:口1willign口工亡th已匚EbitCEbit-n口congesti口n348bytes674OKmayfragment.lastfragment0hytes128secoiids/hops17(TJDP)36FU匚:口rrect；i=Destinati口口addr

22、ess=55此匚iti口z：TJDPHeaderjOOOOlILILI:ffffffffffff00112542t.O6c084500.蠶B發(fā).E.jOOOOLULI:015c02a20000801136f0000000ftff.X.?16?.00000020:ffff00440043014823dd0101069dOfD匚.H#?.?：ii：ii：i00li3li：8047Oill：il：i00Oili：h：i00Oili：h：i00LIOi：h：iOilIG._innnnn.1nnnnnnnnnnnnnnn11孚匚.-19l-.ninnnnnn:.e彩DHCPREQUEST數(shù)據(jù)報(bào)|序號IT

23、S-j61ITIIIM狀態(tài)|遞地址00E0FC09BCF95T.E4.1貯.1E:r：LdmE_G工口口口込dEFDU:ILLEGALEFDUTYFEIBiyBW25n9DHCT:E巳匚y.M巳壬：三：已日皂t*匚亙】1：込匚kjin|Len3堿時(shí)間1203530:00:00IPHeaderppppppppppppppppppppppIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIPw_3w_3w_3w_3w_3wJ-Vbi-3i口=4.header1ength=20luyt已:三：Type口fservice=U0UUU=routirLE：.U.=口riiLa.ldelay.U.=門口riiLa

24、lthr口ughputU.=nor-malrelia.bi1it.yU.=ECTbit-tra.nsp口i?t匚i工口toe口丄willign口工亡theCEbitU=CEhit門口匚:口ngesti口門Totallength=339bytesIdentification=53889Flags=U.U=mayfr-agiiLent.U=lastfra.giiLBiitFragiiLBiitoffset=UbytEW：Timeto1ive=255aeconda/hopsFT口t口col=17(UDP)HeadBrcliecksuiiL=F0DD(coitbct)Sourceaddress=Des

25、tinationaddress=59.&4.192.184.IBM-99B13925139No匚iti口口；三：UDPHeaderDHCPACK數(shù)據(jù)報(bào)00112542B06CBzr?口.3.dc.3.stARP:CPA=841IBM-99B13925139PR0=L.i乜.丄匕.丄丄j_inj_i丄匚丄j_j丄丄一丄丄lup丄yTTT1T-iA41111j_丄丄一丄ni_r-.ARPZRARFframe3ppppRRRR1ATaTaTaHardwaretype=1(10MbEthernst；ipppppppRRRRRRR1ATaTaTaTaTa：ll：ll：ll：l00l：ll：l300000

26、1010000020J0000030Prot匚icoltype=0800(IF1)LengthofhardwareaddresELengthof匚rnnt口coladdressOpcode1(ARPrequest)Sender1shardwareaddressSender1e匚ii?口t口c口.addressTargethardwareaddressTargetprot匚:J.address1111oooof1fofofof4fof6fofofof8f_u=6bytEE：=4bytE：壬00112542B06C84.IBM-99B1392513900000000000084.IBM-99B13

27、92513918oboooc.boo4nobo3cc66oooooooooooo8obooocooo4obo3ooooooooooooooooooooooooo呦發(fā)；欄ARP數(shù)據(jù)報(bào)4）捕獲ICMP分組:分組一00000000:00112542bO6c00lb545b3b41080045c000000010:00182ade0000it0198eeJder:checksum=XC9C2(correct：Ciurpeaddress=04DestJ.naticinaddres=00Nooptions.608bytesofContinuationdata上述便是將一個(gè)8000字節(jié)的分組劃分為六個(gè)分片的

28、情形，我們不妨加以計(jì)算5個(gè)長度為1500字節(jié)的IP分組，每個(gè)分組的凈荷域=1500-20=1480，第一個(gè)分組為表明是ICMP分組，又加了8個(gè)字節(jié)的長度，故前五個(gè)分組組裝起來為1480*5-8=7392。加上最后一個(gè)分片，其總長度為7392+628=8000Byte，證明結(jié)果是正確的。6）TCP協(xié)議分析32tE皿世日的竭M(jìn)號初化序列號沁璃認(rèn)號嘰J燈郃長廈11A花位禺口大水可謹(jǐn)項(xiàng)ts建立連接：在TCP/IP協(xié)議中，TCP協(xié)議提供可靠的連接服務(wù)，采用三次握手建立一個(gè)連接。第一次握手：建立連接時(shí)，客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器，并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài),等待服務(wù)器確認(rèn)；第二次握手：服務(wù)器

29、收到syn包，必須確認(rèn)客戶的SYN(ack=j+l),同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包(syn=k),即SYN+ACK包，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)；第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+l),此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。完成三次握手，客戶端與服務(wù)器開始傳送數(shù)據(jù)釋放連接：雖然TCP連接是全雙工的，但可將其視為一對單工連接，每個(gè)連接單獨(dú)釋放，兩個(gè)單工之間獨(dú)立。步驟：客戶端1發(fā)送一個(gè)FIN,用來關(guān)閉1到2的數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器2收到這個(gè)FIN,它發(fā)回一個(gè)ACK,確認(rèn)序號為收到的序號+1，和SYN樣，一個(gè)FIN

30、將占用一個(gè)序號服務(wù)器2關(guān)閉與客戶端1的連接，發(fā)送一個(gè)FIN給客戶端1客戶端1發(fā)回ACK報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)信號設(shè)置為收到序號+1Host1Host2每個(gè)TCP報(bào)文頭部都包含源端口號(sourceport)和目的端口號(destinationport),用于標(biāo)識和區(qū)分源端設(shè)備和目的端設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)程。在TCP/IP協(xié)議棧中，源端口號和目的端口號分別與源IP地址和目的IP地址組成套接字(socket)，唯一的確定一條TCP連接。序列號(Sequencenumber)字段用來標(biāo)識TCP源端設(shè)備向目的端設(shè)備發(fā)送的字節(jié)流，它表示在這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。如果將字節(jié)流看作在兩個(gè)應(yīng)用程序間的單向流動，則T

31、CP用序列號對每個(gè)字節(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)。序列號是一個(gè)32bits的數(shù)。既然每個(gè)傳輸?shù)淖止?jié)都被計(jì)數(shù)，確認(rèn)序號(Acknowledgementnumber，32bits)包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望接收到的下一個(gè)序號。因此，確認(rèn)序號應(yīng)該是上次已成功收到的數(shù)據(jù)字節(jié)序列號加1。TCP的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大小(windowssize)來提供。窗口大小用數(shù)據(jù)包來表示，例如Windowssize=3,表示一次可以發(fā)送三個(gè)數(shù)據(jù)包。窗口大小起始于確認(rèn)字段指明的值，是一個(gè)16bits字段。窗口大小可以調(diào)節(jié)。校驗(yàn)和(checksum)字段用于校驗(yàn)TCP報(bào)頭部分和數(shù)據(jù)部分的正確性。最常見的可選字段是MSS(Ma

32、ximumSegmentSize，最大報(bào)文大小)。MSS指明本端所能夠接收的最大長度的報(bào)文段。當(dāng)一個(gè)TCP連接建立時(shí)，連接的雙方都要通告各自的MSS協(xié)商可以傳輸?shù)淖畲髨?bào)文長度。我們常見的MSS有1024(以太網(wǎng)可達(dá)1460字節(jié))字節(jié)。2)對照教材6-33圖，理解TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程，按照你所捕獲的消息，畫出Client側(cè)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，并進(jìn)行解釋。Headerlength:20bytesQDifferentiatedservicesField:0 x00(DSCP0 x00:Default;ECN：0 x00:Not-ECT(NotECN-capableTransport)10.00000000

33、0810TCP66nnphttpSYNSeq=Owin=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=120.000449000810TCP66abcvoice-porthttpsynseq=Owin=8192Len=0mss=1460ws=4sackperm=130.000806000810TCP66iso-tpOshttpSYNSeq=Owin=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=140.001202000810TCP66bim-pemhttpsynseq=Owin=8192Len=0mss=1460ws=4sackperm=150.007725000

34、810TCP66bfd-controlhttpsynseq=Owin=8192Len=0mss=1460ws=4sackperm=160.008169000810TCP66bfd-echohttpsynseq=Owin=8192Len=0mss=1460ws=4sack_perm=170.008599000811TCP66upstriggervswhttpSYNSeq=OWin=8192Len=0M55=1460WS=4SACK_PERM=180.008958000811TCP66fintrxhttpSYN5eq=0Win=8192Len=0MSS=1460W5=45ACKPERM=190.0

35、09309000811TCP66isrp-porthttpSYNSeq=OWin=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1100.009686000811TCP66remotedeployhttpSYNSeq=OWin=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1110.010064000811TCP66quickbooksrdshttpSYNSeq=0Win=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1120.010439000811TCP66tvnetworkvideohttpSYNSeq=0Win=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1130.010889000810TCP66sitewatchhttpSYNSeq=0Win=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1140.011271000810TCP66dcsoftwarehttpSYNSeq=0Win=8192Len=0MSS=1460WS=4SACKPERM=1150.011635001008TCP66httpnnpSYN,ACKSeq=0Ack=lWin=8192Len=0MSS=1460SACKPERM=1160.011640000810TCP66jaushttpSYNSeq=0Win=8192Len=0