1、实验目的
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了解运输层TCP协议基本概念、报文结构
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分析TCP报文头部
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分析TCP连接建立过程、TCP连接释放
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掌握利用tcpdump和wireshark进行tcp协议分析技术。
2、实验环境
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硬件要求：阿里云云主机ECS 一台。
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软件要求：Linux/ Windows 操作系统
3、实验内容
TCP是面向连接的、在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端通信。它是TCP/IP协议集的核心协议。
TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。
利用wget下载新疆大学主页www.xju.edu.cn，与此同时使用tcpdump抓包。使用wireshark分析TCP数据报文头部，分析建立连接三次握手和分析释放连接的四次挥手。
4、实验结果与分析
1、在阿里云环境中下载traceroute命令，代码：yum install traceroute,运行结果如下图4-1所示：
图4-1 traceroute安装
2、连接xshell与阿里云环境，如下图4-2所示：
图4-2 xshell界面
3、在阿里云环境中利用tcpdump命令进行抓包并保存到test4.cap文件中，代码：tcpdump -i eth0 -w test4.cap，运行结果如下图4-3所示：
图4-3 tcpdump抓包结果
4、在xshell页面中，使用wget命令下载新疆大学网站首页，代码：wget www.xju.edu.cn，运行结果如下图4-4所示：
图4-4 wget命令运行结果
5、在xftp应用中将test4.cap文件下载到本地，运行结果如下图4-5所示：
图4-5 xftp下载文件
6、利用wireshark应用分析test4.cap文件，运行结果如下图4-6所示：
图4-6 wireshark应用界面
7、通过ping命令得到www.xju.edu.cn 的ip地址为111.115.76.75，由此在wireshark中进行筛选，运行结果如下图4-7所示：
图4-7 wireshark筛选结果
8、对数据包内容进行分析并填写表格，运行结果如下图4-8所示：
图4-8 数据包内容分析
4.1 填写表格
根据捕获的数据包，分析TCP的报文结构，将TCP协议中个字段名，字段长度，字段值，字段含义填入下表：
| 字段名 | 字段长度 | 字段值 | 字段含义 |
|---|---|---|---|
| Source Port | 16 | 80 | 源端口 |
| Destination Port | 16 | 58296 | 目的端口 |
| Sequence Number | 32 | 17785 | 序列号 |
| Acknowledgment Number | 32 | 113 | 确认序列 |
| Flags | 6 | 0x018 | 数据偏移 |
| Window | 16 | 227 | 窗口 |
| Checksum | 16 | 0x8579 | 校验和 |
| Urgent Pointer | 16 | 0 | 紧急指针 |
4.2 分析建立连接三次握手
通过分析实验结果，TCP报文结构由哪几部分组成，其功能是什么？
1、tcp报文结构由源端口、目的端口、序列号、确认序号、数据偏移、窗口、校验和与紧急指针组成。
2、各部分功能如下：
源端口：通信发送方使用的端口号
目的端口：指报文接收计算机上应用地址程序地址的接口
序列号：用来确保数据可靠传输的唯一值
确认序列：接收方在响应时发送的数值，由服务器来告诉客户端该发以第几个字节为开头的数据包
数据偏移：用于标志数据包开始的位置，tcp头部的长度
窗口：用于记录缓存时多少字节的
校验和：由发送端填充，接收端对报文段执行CRC（循环冗余校验，利用除法及余数的原理来作错误侦测）算法以检验TCP报文段在传输中是否损坏
紧急指针：当URG数值为1时才有效，用于标志有多少字节数据是需要紧急处理的
分析三次握手的标志位和序号：
1、第一次握手：客户端发送一个TCP，标志位Flags为SYN，序列号Sequence Number为0， 代表客户端请求建立连接，如下图4-9所示：
图4-9 第一次握手
2、第二次握手：TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则会向客户端发出确认报文。确认报文中应该Flags为SYN，ACK， 并且确认号ACK应为0+1即1，如下图4-10所示：
图4-10 第二次握手
3、第三次握手：TCP客户端收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ack=y+1即0+1为1，自己的序列号seq=x+1即0+1为1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED已建立连接状态， 完成三次握手，如下图4-11所示：
图4-11 第三次握手
分析TCP数据报窗口,序号：
window表示报文的值，calculated window size表示放大后的值，也就是实际可用的值，而window size scalling factor 就相当于放大的倍数
4.3 分析释放连接的四次挥手
1、第一次挥手：客户端发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态，如下图4-12所示：
图4-12 第一次挥手
2、第二次挥手与第三次挥手：
第二次挥手：服务器端接收到连接释放报文后，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT 关闭等待状态
第三次挥手： 客户端接收到服务器端的确认请求后，客户端就会进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文，服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认
而在此处由于服务器没有需要发送的最后数据，所以第二次挥手和第三次挥手合并了，如下图4-13所示：
图4-13 第二次挥手与第三次挥手
3、第四次挥手：客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态，但此时TCP连接还未终止，必须要经过2MSL后（最长报文寿命），当客户端撤销相应的TCB后，客户端才会进入CLOSED关闭状态，服务器端接收到确认报文后，会立即进入CLOSED关闭状态，到这里TCP连接就断开了，四次挥手完成，如下图4-14所示：
图4-14 第四次挥手
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