计算机网络基础讲义(5)__TCP

6、跟踪数据包的序号和确认序号，验证其规律。
7、建立和释放TCP连接 （同时抓包观察结果） 操作：telnet 80 问题1：找到三次握手的三个数据包，找到结束连接 的四个数据包。 问题2：在连接建立期间，TCP客户机和TCP服务器 告诉对方它们进行数据传送所用的初始序号，请 问双方正式传送用户数据的第一个数据包的序号 是多少？ 问题3：TCP客户机和TCP服务器交换窗口大小各是 多少？ 问题4：建立一个TCP连接所花费的时间是多少？
在第一步中，客户端向服务端提出连接请求。 这时TCP SYN标志置位。客户端告诉服务端序列 号区域合法，需要检查。客户端在TCP报头的序 列号区中插入自己的ISN。服务端收到该TCP分 段后，在第二步以自己的ISN回应(SYN标志置位)， 同时确认收到客户端的第一个TCP分段(ACK标志 置位)。在第三步中，客户端确认收到服务端的 ISN(ACK标志置位)。到此为止建立完整的TCP连 接，开始全双工模式的数据传输过程。
二、实验内容
1、在两台主机上分别启动sniffer 设置好capture filter，开始抓包; 2、在其中一台主机（IP地址为x）的DOS命令行状 态下执行命令：(作为接收端) ttcpw –r –s 3、在另一台主机的DOS命令行状态下执行命令： (作为发送端) ttcpw –t –s –l1024 –n5 x 4、两台机器都停止抓包，将结果以文档形式存盘， 保存屏幕截图； 5、仔细分析TCP报文的封装和报文格式，分别写出 各字段值及含义，要求尽可能详细。
三、实验课堂考核 1、是否成功使用ttcpw发送TCP数据包，是否成功 接收，给出相应的屏幕截图。 2、是否成功捕获TCP数据包，给出相应的屏幕截图。 3、抽查讲解一条TCP数据包的某字段值和含义。 四、实验课后作业 回答“实验内容”中各问题，存档，文件为“实验 编号姓名学号文档编号.doc”。
第10帧数据是主机192.168.1.52发送完第6帧数据后， 发送的下一条数据帧。分析其TCP首部可知“序 号”为2872332722。
4、TCP的运输连接管理
• TCP运输连接分三个阶段：连接建立、数据传送 和连接释放。 一个连接由（源IP地址,目的IP地址,源端口号,目 的端口号）四维参数唯一确定，因此一台主机可 以同时和目标主机的同一端口建立不同的连接。 TCP数据在某连接上传送。释放连接是针对某确 定的连接进行释放。 • 要通过TCP传输数据，必须在两端主机之间建立 连接（三次握手）。举例说明，TCP客户端需要 和TCP服务端建立连接，过程如下所示：
2.3.6 TCP协议
传输控制协议(TCP)提供了可靠的报文流传输 和对上层应用的连接服务， TCP使用顺序的应答， 能够按需重传报文。 TCP将用户数据打包构成报文段；它发送数据 后启动一个定时器；另一端对收到的数据进行确 认，对失序的数据重新排序，丢弃重复数据； TCP提供端到端的流量控制，并计算和验证一个 强制性的端到端检验和。
1、TCP数据报的封装
TCP数据和UDP数据报一样是封装在IP数据 报中的，IP数据报再封装到链路层数据帧中，才 可以通过物理线路在网络中进行传送。当IP首部 中的”协议”字段的值为”06”时，表明该IP数据 包所携带的是TCP数据报。下图是TCP数据报在 IP数据报中的封装格式：
2、TCP报文格式
3、TCP数据报的实例分析
分析第6帧数据各字段的值及含义。提问: 下一条 发送的TCP数据报的序号应该为多少?如何计算？
分析第7帧数据，其“确认序号”值为2872332722， 表明收到了序号为2872332722-1的字节的数据， 即sohu服务器收到了主机192.168.1.52发送的第6 帧数据。
下图是TCP报文格式，由TCP报文首部和数据 两部分组成。如果不算选项部分，TCP头一般是20 个字节。下面分别给出TCP头的各个字段含义：
（1）源端口 用于指示源端口的数值。 （2）目的端口 用于指示目的端口的数值。 UDP和TCP采用16 bit的端口号来识别应用程序。 那么这些端口号是如何选择的呢？ 服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例 如，FTP服务器的TCP端口号都是21，Telnet服务 器的TCP端口号都是23，DNS服务器的UDP端口 号都是53 。Http服务器的TCP端口是80。端号由 Internet号分配机构（ Internet Assigned Numbers Authority, IANA）来管理。 客户端的端口号又称作临时端口号（即存在时 间很短暂），只需保证该端口号在本机上是唯一的 就可以了，只在用户运行该客户程序时才存在。大 多数TCP/IP实现给临时端口分配1024～5000之间 的端口号。认收到数据流源自节中最后字节编号为n-1的数 据包。
（5）首部长度 该字段给出首部中32 bit字的数目， 即用该字段值乘以4就是TCP首部的长度。这个字 段占4 bit，因此TCP最多有6 0字节的首部。如果没 有任选字段，TCP首部正常的长度是20字节。
（6）保留域 保留域不被使用，但是它必须置0。 （7）控制位 共有六位，分别置1，表示分别有效， 置0，表示无效： U ( URG ) 紧急指针是否有效 A ( ACK ) 确认序号是否有效 P ( PSH ) 接收方是否需要尽快将该报文交给应 用层 R ( RST ) 连接复位是否有效 S ( SYN ) 同步序号是否有效 F ( FIN ) 完成任务是否有效
（8）窗口 这个域指示发送方想要接收的数 据字节数。TCP的流量控制由连接的每一端通过 声明的窗口大小来提供 （9）校验和 校验和是报文头和内容按1的补 码和计算得到的16位数。假如报文头和内容的字 节数为奇数，则最后应补足一个全0字节，形成校 验和，注意补足的字节不被送上网络发送。 （10）紧急指针 只有当URG标志置1时紧急指针 才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字 段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据 的一种方式。 （11）选项 选项可能在头的后面被发送，但是 必须被完全实现并且是8位长度的倍数。
下图是sniffer抓包的截图，可以看到实例的三次 握手的交互过程：
第6帧数据是客户端的3517端口向服务器的80端口 提出连接请求，控制位SYN置1，这是第一次握手包。 SEQ=2446546053，表明客户端往服务器端方向发 送的数据流起始序号为2446546053。
第7帧数据是服务器端回应连接请求的数据包， 控制位SYN置1，这是第二次握手包。 SEQ=1417594778，表明服务器端往客户端方向发 送的数据流起始序号1417594778。 ACK=2446546054表明收到了客户端发来的序号为 2446546054-1的数据包，即收到了客户端的第一 次握手包，同是期望收到下一字节序号的数据包。 第8帧数据是客户端发给服务器的确认数据包， ACK=1417594779表明收到了服务器发来的序号为 1417594779-1的数据包，即确认收到了服务器发 来的第二次握手包。这是第三次握手包。 提问：上图中第8帧数据的序号应该为多少？
（3）序号 发送的数据流中第一个字节数据的 序号。TCP为数据流中每个字节编连续的序号。如 果本条数据报携带的数据流长度为m字节，则下一 条TCP数据报的序号应该编为本序号加m，记为n， 那么，下一条发送的数据流中第一个数据的序号应 该为n。(特例: 握手数据包占一个字节序号) （4）确认序号 是期望收到对方下次发送的数据的 第一个字节的序号，也就是上次成功收到的数据字 节最后的序号加1。假设确认序号为n，则表明确
• 连接释放
四次握手释放已建立的连接，即两端分别发送一 个控制位FIN置1的数据包，再分别发送一个确认 收到对方发送的FIN数据包。
提问：图中断开的是哪个端口到哪个端口的连接？
实验九 TCP协议
一、实验目的
1、学习掌握TCP协议的理论知识 2、学习使用ttcpw工具发送和接收TCP数据包 3、学会用抓包工具捕获网络数据报文 4、分析数据报文深入理解协议