实验二 观察一个简单的WEB过程

实验二观察一个简单的WEB过程
一、实验目的和要求
•进一步掌握Ethereal的使用方法
•能对捕获到的包进行较深入的分析
•简单的运用filter设置过滤
•通过Ethereal抓包和分析，了解HTTP协议
二、实验内容
启动Ethereal并设置相应的选项，进行一次简单的WEB访问，观察捕获到的数据包，过滤出HTTP数据包，分析每个分组的细节，了解HTTP的工作过程，查看整个跟踪记录的统计摘要。

三、实验设备
PC机、Ethereal软件、WinpCap软件
四、背景知识
1、HTTP相关概念
万维网 WWW (World Wide Web)并非某种特殊的计算机网络，它是一个大规模的、联机式的信息储藏所。

万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。

这种访问方式称为“链接”。

在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议 HTTP (HyperText Transfer Protocol)。

HTTP 是一个应用层协议，它使用 TCP 连接进行可靠的传送。

超文本传输协议(HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。

所有的WWW文件都必须遵守这个标准。

设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。

HTTP 是面向事务的客户服务器协议。

HTTP 1.0 协议是无状态的(stateless)。

HTTP 协议本身也是无连接的，虽然它使用了面向连接的 TCP 向上提供的服务。

HTTP/1.1 协议使用持续连接。

万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的 HTTP 请求报文和响应报文。

这并不局限于传送同一个页面上链接的文档，而是只要这些文档都在同一个服务器上就行。

目前一些流行的浏览器（例如，IE 6.0）的默认设置就是使用 HTTP/1.1。

2、万维网使用HTTP协议的工作过程
HTTP协议定义了浏览器（即WWW客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器。

每个万维网网点都有一个服务器进程，它不断的监听TCP的端口80，以便发现是否有浏览器（即万维网客户）向它发出连接建立的请求。

一旦监听到连接建立请求并建立了TCP连接后，浏览器就向万维网服务器发出浏览某个网页的请求，服务器接着就返回所请求的页面作为响应。

最后，TCP连接就被释放了。

图1 使用HTTP协议的万维网工作图
在浏览器和服务器之间的请求和响应的交互，必须按照规定的格式和遵循一定的规则，这些格式和规则就是超文本传输协议HTTP。

3、HTTP的报文结构
HTTP有两类报文：
◆请求报文——从客户向服务器发送请求报文。

◆响应报文——从服务器到客户的回答。

由于HTTP是面向文本的（text-oriented），因此在报文中的每一个字段都是一些ASCII码串，因而各个字段的长度都是不确定的。

不论是请求报文或响应报文都由三个部分组成，即开始行、首部行和实体主体。

可以看出，两种报文格式的区别就在开始行不同。

一、HTTP请求报文和特点
图2 HTTP请求报文格式
在请求报文中，开始行就是请求行。

（1）“方法”是面向对象技术中使用的专门名词。

所谓“方法”就是对所请求的对象进行的操作，
因此这些方法实际上也就是一些命令。

因此，请求报文的类型是由它所采用的方法决定的。

HTTP 请求报文的一些方法：
（2）“URL”是所请求的资源的 URL。

（3）“版本”是 HTTP 的版本。

下面是一个请求报文的例子：
GET /chn/YXSZ/index.htm HTTP/1.1 {请求行使用了相对URL}
Host: {此行是首部行的开始，给出主机的域名}
Connection: close {告诉服务器发送完请求的文档后就可以释放连接} User-Agent: Mozilla/5.0 {表明用户道理是使用Netscape浏览器}
Accept-Language: cn {表示用户希望优先得到中文版本的文档}
二、HTTP的响应报文和特点
图3 HTTP响应报文格式
每一个请求报文发送后，都能收到一个响应报文。

响应报文的开始行是状态行。

状态行包括三项内容，即 HTTP 的版本，状态码，以及解释状态码的简单短语。

（1）状态码都是三位数字
1xx 表示通知信息的，如请求收到了或正在进行处理。

2xx 表示成功，如接受或知道了。

3xx 表示重定向，表示要完成请求还必须采取进一步的行动。

4xx 表示客户的差错，如请求中有错误的语法或不能完成。

5xx 表示服务器的差错，如服务器失效无法完成请求。

下面的三种状态行在响应报文里是经常见到的：
HTTP/1.1 202 Accepted {接受}
HTTP/1.1 400 Bad Request {错误的请求}
HTTP/1.1 404 Not Found {找不到}
五、实验步骤
1. 首先关闭所有的应用程序，打开浏览器，点击菜单栏上的“工具”，点击“Internet选项”，清除缓存的临时文件，那么捕获的数据包更加单纯，利于分析。

2.打开 Ethereal 软件，最初的时候窗口中都没有数据，因为 Ethereal 还没有开始捕获包。

3.开始准备捕捉，首先设置好Caption Options（具体设置参考实验一），点击“start”开始捕获。

图4 Caption Options设置
4.打开你的浏览器，在浏览器中输入如下的 URL 让它下载一个页面在你的浏览器中显示：
（这个URL可以是任何的，你完全可以事先在网络上找一个网页，记下URL）为了显示这个页面，你的浏览器将和的 HTTP服务器进行联系，和服务器进行 HTTP消息的交换以下载这个页面，包含这些 HTTP消息的以太网帧将会被 Ethereal 捕获。

5. 你的浏览器显示了这个页面后，在 Ethereal 捕获窗口中按下stop 按钮来停止包捕获，Ethereal 的主窗口将会显示所捕获的包。

现在，你拥有了刚才在你的电脑通过网络进行交换的协议消息。

HTTP 消息和 Web服务器之间进行交换也在包捕获列表中出现，但是同样也有其他类型的包。

恭喜你！现在，你已经完成了一次成功的协议数据捕获。

图5 捕获主界面
6. 在 Ethereal 主窗口的顶部的 Filter 中，输入“http”，然后选择 Apply，这样只有 HTTP
消息会被显示在包列表窗口。

图6 过滤出HTTP数据包
如上图中，只有protocol（协议）为HTTP的数据包显示在窗口中，便于观察。

7. 在包列表窗口中选择第一个 HTTP消息，它应该是一个 HTTP GET消息，是由你的电脑发送给
的 HTTP服务器的。

图7 HTTP中的GET消息
8．当你选中 HTTP GET消息后，以太网帧、IP数据包、TCP段以及 HTTP消息的头部将会显示在协议框中。

下图中标识了各个部分的名称，并选择IP协议的头部进行分析，可以看到Ethereal能分析的很清楚。

我们在协议框中选择Internet Protocol 层的时候，在原始框中显示的原始分组的IP首部会突出显示。

在本例中，“45 00 01 cb 25 3f 40 00 80 06 31 70 c0 a8 01 64 ca 6c 16 05”在协议框中转化为IP信息显示出来，就凭这种层次的细节，已经足以让我们感叹Ethereal的GUI显示能力了。

图8 HTTP数据包的IP协议首部分析
9. 我们还可以展开“Hypertext Transfer Protocol”，分析应用层的超文本传输协议（http协议）。

图9 HTTP数据包的应用层协议首部分析
10. 查看技巧
点击“列表框”中的“Protocol”列表项，列表框内会按协议分组重新排列，有时候这种方式很适合我们观察一种协议。

图10 协议分类显示
11. 捕获数据包的统计摘要
可以通过“Statistic（统计）”菜单中的“Summary”来观察该跟踪记录的概要。

它将为你列出很多有用的统计数据，比如通信的总字节数、通信的频率、分组的平均大小。

图11 统计摘要
你也可以使用“Statistic（统计）”菜单中的“Protocol Hierarchy（协议层次）”，以及“Analyze （分析）”菜单中的其他工具进行分析。

图12 Protocol Hierarchy分析
六、思考题
Q1. 找到第一个 HTTP请求数据包，观察 HTTP 逐层封装的结构关系，记录各层的协议名称。

Q2. 从发送 HTTP GET 消息一直到接收到 HTTP回复的 OK，持续的时间是多久？
Q3. 的IP地址是多少？你的电脑 IP地址是多少？
Q4. 找到回应HTTP的请求的那个包，记录你认为有用的信息？
Q5. 导出这两个 HTTP消息，保存下来。