实验文档8-传输控制协议(TCP)
TCP-IP协议(第8章传输控制协议)
主机A (客户端)
报文段1：SYN seq=x ack:-
主机B （服务器端）
报文段2：SYN+ACK
时
seq=y ack=x+1
间
报文段3：ACK seq=x+1 ack=y+1
TCP协议建立连接三次握手的过程
20
TCP协议中建立连接采用三次握手（three-way handshake） 的方式实现 I.客户端发起请求建立连接报文（SYN报文），SYN报文中 指明打算连接的服务器端口，自身的临时端口以及客户端 的初始序号。报文中SYN=1，ACK=0； II.服务器同意建立连接则响应SYN=1，ACK=1的SYN+ACK响 应报文，报文中选择服务器端的初始序号，并将客户端的 初始序号加1，对客户的SYN报文进行确认； III.客户端发送ACK=1的AKC报文对连接进行确认，报文中 本端序号加1，并对客户端序号加1，已确认SYN+ACK报文。
30
五、TCP的连接管理状态转换
为表达TCP在建立连接、释放连接和数据传输期间的所有状 态及状态的转换，可以通过有限状态机描述。该状态机有11 种状态。在任何时刻，TCP只处于某一种状态，并一直保持 这个状态，直到发生新的事件使机器进入一个新的状态。
状态 CLOSE LISTEN SYN_SENT
报文段4：ACK seq=x+1 ack=z+1
主机B （服务器端）
时 间
25
一个TCP连接是全双工的，每个方向单独关闭，原则为： 一方没有数据发送后，就发送FIN关闭这个方向的连接， 但仍能接收另一方发来的数据。只有两个方向的连接都 关闭后，该TCP连接才被完全释放。
TCP连接释放四次握手的步骤: I. 首先进行关闭的客户端的TCP发送第一个报文段，FIN标
tcp协议分析实验报告
TCP协议分析实验报告1. 引言TCP（传输控制协议）是一种面向连接的协议，用于在计算机网络中可靠地传输数据。
本实验旨在分析TCP协议的工作原理、数据包的格式和传输过程，并通过实验验证其可靠性和效率。
2. 实验环境在该实验中，我们使用了两台计算机作为实验设备，一台作为服务器，另一台作为客户端。
两台计算机通过以太网连接，并配置了相应的IP地址和子网掩码。
3. 实验步骤3.1 建立连接首先，客户端发送一个SYN包（同步包）到服务器的指定端口。
服务器收到SYN包后，发送一个SYN-ACK包（同步-确认包）作为响应。
客户端再次发送一个ACK包（确认包）给服务器，表示连接已建立。
3.2 数据传输一旦连接建立，客户端和服务器之间可以开始传输数据。
数据被分割成多个小的数据包，并使用TCP协议进行传输。
每个数据包都包含源端口、目的端口、序列号、确认号以及数据内容等字段。
3.3 确认和重传在传输过程中，接收方会发送确认包以确认已接收到的数据包。
如果发送方在一定时间内没有收到确认包，它会认为数据包丢失，然后重新发送该数据包。
这样可以确保数据的可靠性。
3.4 连接终止当数据传输完成后，客户端或服务器可以发送一个FIN包（结束包）来关闭连接。
接收到FIN包的一方发送一个ACK包作为确认，并关闭连接。
另一方在收到确认后也关闭连接。
4. 实验结果通过抓包工具，我们捕获并分析了在实验中传输的数据包。
我们观察到数据包的格式与TCP协议规定的格式相符，并且在传输过程中发现了确认和重传的情况，验证了TCP协议的可靠性。
5. 实验总结TCP协议是一种可靠的传输协议，在实验中我们深入了解了其工作原理和数据包的格式。
通过实验验证了TCP协议的可靠性和效率。
同时，我们也了解到了TCP协议在实际网络通信中的重要性和广泛应用。
参考文献•Tanenbaum, A. S., & Wetherall, D. J. (2011). 计算机网络（第5版）.机械工业出版社.•Stevens, W. R., Wright, G., & Coppola, R. (1994). TCP/IP 详解卷1：协议. 机械工业出版社.本文档旨在介绍TCP协议的工作原理和实验验证过程，并不涉及具体的技术细节和算法解析。
TCP协议实验
TCP协议实验协议名称：TCP协议实验协议一、背景介绍TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，广泛应用于互联网中。
为了验证TCP协议的可靠性和性能，本实验旨在设计并实现一个简单的TCP协议实验。
二、实验目的1. 理解TCP协议的基本原理和工作机制；2. 掌握TCP协议的可靠性和流量控制机制；3. 验证TCP协议在不同网络环境下的性能。
三、实验内容1. 搭建实验环境a) 准备两台计算机，分别作为客户端和服务器；b) 在两台计算机上安装TCP协议实验软件。
2. 实验步骤a) 启动服务器端软件，并设置监听端口；b) 启动客户端软件，输入服务器端IP地址和监听端口；c) 客户端向服务器端发送连接请求；d) 服务器端接受连接请求，并建立TCP连接；e) 客户端和服务器端之间进行数据传输；f) 客户端发送断开连接请求，服务器端断开连接。
3. 实验参数设置a) 数据传输速率：设置不同的传输速率，如100Mbps、1Gbps等；b) 数据包大小：设置不同的数据包大小，如1000字节、1500字节等；c) 网络延迟：模拟不同的网络延迟，如10ms、50ms等；d) 丢包率：模拟不同的丢包率，如0%、5%等。
4. 实验数据收集a) 记录实验过程中的数据传输情况，包括传输速率、数据包大小、延迟和丢包率；b) 统计数据传输成功率、平均延迟和平均吞吐量等指标。
5. 实验结果分析a) 分析不同参数对TCP协议性能的影响；b) 比较实验结果与理论预期的差异，分析原因。
四、实验安全措施1. 确保实验环境的安全性，防止非法入侵；2. 遵守计算机网络使用规定，不进行非法操作；3. 注意数据传输过程中的隐私保护。
五、实验注意事项1. 操作过程中保持实验环境的稳定性，避免其他网络活动对实验结果的影响；2. 注意实验过程中的数据采集和记录，确保数据的准确性；3. 如遇到异常情况，及时记录并排查故障原因。
TCP协议实验
TCP协议实验协议名称：TCP协议实验协议1. 引言TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，广泛应用于互联网通信中。
本实验协议旨在通过实践操作，深入理解TCP协议的工作原理、特性和性能。
2. 实验目的本实验旨在帮助学生通过实际操作，加深对TCP协议的理解，包括如下方面：- 学习TCP协议的基本工作原理；- 掌握TCP协议的连接建立、数据传输和连接释放过程；- 熟悉TCP协议的可靠性机制和流量控制；- 了解TCP协议的拥塞控制机制和性能优化策略。
3. 实验环境- 操作系统：Windows 10 / macOS / Linux- 软件工具：Wireshark（用于网络数据包的捕获和分析）4. 实验任务本实验包括以下任务：任务1：TCP连接建立和释放- 步骤1：准备两台计算机，并确保网络连接正常。
- 步骤2：使用Wireshark捕获计算机A和计算机B之间的TCP连接建立和释放过程的数据包。
- 步骤3：分析捕获到的数据包，了解TCP连接建立和释放的过程、相关字段的含义和作用。
任务2：TCP数据传输和可靠性机制- 步骤1：准备两台计算机，并确保网络连接正常。
- 步骤2：使用Wireshark捕获计算机A向计算机B发送数据的过程中的数据包。
- 步骤3：分析捕获到的数据包，了解TCP的数据传输机制、序号和确认号的作用、超时重传机制等。
任务3：TCP流量控制和拥塞控制- 步骤1：准备两台计算机，并确保网络连接正常。
- 步骤2：使用Wireshark捕获计算机A向计算机B发送大量数据时的数据包。
- 步骤3：分析捕获到的数据包，了解TCP的流量控制机制、滑动窗口的作用以及拥塞控制的原理。
任务4：TCP性能优化- 步骤1：准备两台计算机，并确保网络连接正常。
- 步骤2：使用Wireshark捕获计算机A和计算机B之间进行TCP通信时的数据包。
- 步骤3：分析捕获到的数据包，了解TCP的性能优化策略，如快速重传、快速恢复、拥塞避免等。
传输控制协议TCP实验报告
实验报告课程名称计算机网络实验项目传输控制协议TCP 实验仪器主服务器一台，装有HTTP、FTP、TELNET、MAIL、DHCP、DNS等服务、组控设备若干、实验机：运行网络协议仿真教学系统通用版程序系别计算机学院专业网络工程班级/学号 0802/2008011396学生姓名邵华强实验日期_____2010.10.17_________成绩_______________________指导教师_______高卓_____________实验二 传输控制协议TCP【实验目的】1. 掌握TCP 协议的报文格式2. 掌握TCP 连接的建立和释放过程3. 掌握TCP 数据传输中编号与确认的过程4. 掌握TCP 协议校验和的计算方法5. 理解TCP 重传机制 【实验学时】建议4学时 【实验环境配置】该实验采用网络结构一【实验原理】 一. TCP 报文格式16位源端口号16位目的端口号32位序号32位确认序号16位窗口大小4位首部长度保留（6位）A C K P S H R S T S Y N F I NU R G 16位检查和16位紧急指针选项数据1161732二. TCP 连接的建立TCP是面向连接的协议。
在面向连接的环境中，开始传输数据之前，在两个终端之间必须先建立一个连接。
对于一个要建立的连接，通信双方必须用彼此的初始化序列号seq和来自对方成功传输确认的应答号ack（指明希望收到的下一个八位组的编号）来同步，习惯上将同步信号写为SYN，应答信号写为ACK。
整个同步的过程称为三次握手，下图说明了这个过程：三. TCP连接的释放对于一个已经建立的连接，TCP使用四次握手来结束通话（使用一个带有FIN附加标记的报文段）。
TCP关闭连接的步骤如下图所示：四. TCP重传机制TCP每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。
只要计时器设置的重传时间到期，但还没有收到确认，就要重传这一报文段。
【实验步骤】练习一：察看TCP连接的建立和释放1.主机B、C、D启动协议分析器进行数据捕获,并设置过滤条件（提取TCP协议）。
传输控制协议(TCP)
《计算机网络实验》实验报告实验名称：传输控制协议TCP年级：专业：班级：姓名：学号：成绩：指导教师：提交报告时间：年月日一、实验项目名称传输控制协议（TCP）二、实验目的1、掌握TCP 协议的报文形式；2、掌握TCP 连接的建立和释放过程；3、掌握TCP 数据传输中编号与确认的过程；4、掌握TCP协议校验和的计算方法；5、理解TCP 重传机制。
三、实验主要硬件软件环境PC机，Windows操作系统。
实验环境：四、实验内容及步骤练习1 查看TCP连接的建立和释放各主机打开工具区的“拓扑验证工具”，选择相应的网络结构，配置网卡后，进行拓扑验证，如果通过拓扑验证，关闭工具继续进行实验，如果没有通过，请检查网络连接。
本练习将主机A 和B 作为一组，主机C 和D 作为一组，主机E 和F 作为一组。
现仅以主机 A 和 B 为例，其他组参考主机A、B的操作。
1. 主机B启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取TCP协议）。
2. 主机A启动TCP工具连接主机B。
（1）主机A启动实验平台工具栏中的“地址本工具”。
点击[主机扫描]按钮获取组内主机信息，选中主机B点击[端口扫描]按钮获取主机B的TCP端口列表。
（2）主机A启动实验平台工具栏中的“TCP工具”。
选中“客户端”单选框，在“地址”文本框中填入主机B的IP地址，在“端口”文本框中填入主机B的一个TCP 端口，点击[连接]按钮进行连接。
●TCP连接建立时，前两个报文的首部都有一个“最大字段长度”字段，它的值是多少？作用是什么？结合IEEE802.3协议规定的以太网最大帧长度分析此数据是怎样得出的。
答：1460；由发送端指定，表明了能在网络上传输的最大的段尺寸；maximum segment size = MTU –20（IP首部）-20（TCP首部）。
4. 主机A断开与主机B的TCP连接。
5. 察看主机B捕获的数据，填写下表。
●结合步骤3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立连接和四次握手的释放连接过程，理解序号、确认号等字段在TCP可靠连接中所起的作用。
tcp实验报告
tcp实验报告TCP实验报告一、实验目的TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输协议，它在互联网通信中扮演着重要的角色。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入理解TCP协议的工作原理和特点。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.93. 实验工具：Wireshark三、实验步骤与结果1. 建立TCP连接通过Python的socket库，我们可以轻松地创建TCP连接。
在本实验中，我们编写了一个简单的服务器端和客户端程序，通过本地主机进行通信。
2. 数据传输与流量控制在TCP连接建立后，我们进行了数据的传输实验。
首先，我们发送了一个较小的数据包，观察到数据包的传输过程中，TCP协议会自动进行流量控制，确保数据的可靠传输。
接着，我们发送了一个较大的数据包，发现TCP会将大数据包拆分成多个小数据包进行传输，并在接收端进行重组。
3. 拥塞控制为了模拟网络拥塞的情况，我们在实验中人为地降低了网络带宽。
通过Wireshark抓包分析，我们观察到TCP协议在发现网络拥塞时，会自动减少发送速率，以避免网络的过载。
同时，我们还注意到TCP协议会根据网络的状况动态调整拥塞窗口的大小，以提高网络的利用率。
4. 可靠性与重传机制为了测试TCP协议的可靠性，我们在实验中故意模拟了数据包丢失的情况。
通过Wireshark的分析，我们发现当发送端未收到确认消息时，会自动触发重传机制，确保数据的可靠传输。
同时，TCP还会根据超时时间的动态调整，以适应不同网络环境下的传输速度。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了TCP协议的工作原理和特点。
TCP作为一种可靠的传输协议，在互联网通信中发挥着重要的作用。
它通过流量控制、拥塞控制和重传机制等手段，确保了数据的可靠传输，并适应了不同网络环境的变化。
在今后的学习和实践中，我们将进一步深入研究TCP协议的细节，并结合实际应用场景，优化网络通信的性能和可靠性。
计算机网络实验报告 tcp协议
计算机网络实验报告 tcp协议计算机网络实验报告：TCP协议一、引言计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分，而其中最重要的组成部分之一就是传输控制协议（TCP）。
TCP协议是一种可靠的、面向连接的协议，它在保证数据可靠传输的同时，提供了流量控制和拥塞控制等重要功能。
本实验旨在深入了解TCP协议的原理和工作机制，通过实际操作和观察，进一步加深对TCP协议的理解。
二、实验目的1. 了解TCP协议的基本原理和工作机制；2. 熟悉TCP连接的建立和终止过程；3. 掌握TCP的流量控制和拥塞控制机制；4. 通过实验验证TCP协议的可靠性和效率。
三、实验环境本实验使用了一台运行着Linux操作系统的计算机，通过该计算机可以模拟TCP协议的各种操作和行为。
四、实验步骤1. TCP连接的建立在本实验中，我们使用了一个简单的客户端-服务器模型来模拟TCP连接的建立过程。
首先，在服务器端启动一个监听进程，等待客户端的连接请求。
然后，在客户端发起连接请求时，服务器接受该请求，并建立一个TCP连接。
在这个过程中，可以观察到TCP三次握手的过程，即客户端发送SYN包，服务器回应SYN+ACK包，最后客户端发送ACK包，完成连接的建立。
2. TCP连接的终止TCP连接的终止过程也是一个重要的实验内容。
在本实验中，我们通过发送一个特殊的FIN包来终止一个已建立的TCP连接。
在终止过程中，可以观察到TCP四次挥手的过程，即一方发送FIN包，另一方回应ACK包，然后另一方也发送FIN包，最后再回应ACK包，完成连接的终止。
3. TCP的流量控制TCP通过使用滑动窗口机制来实现流量控制。
在本实验中，我们可以通过调整滑动窗口的大小，观察到数据发送和接收的速度变化。
当滑动窗口的大小较小时，发送方发送的数据量较小，接收方的处理速度较慢；而当滑动窗口的大小较大时，发送方发送的数据量较大，接收方的处理速度较快。
通过实验可以验证TCP流量控制的有效性。
TCP协议实验
TCP协议实验协议名称：TCP协议实验一、引言TCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的传输层协议，常用于互联网通信。
本协议旨在描述TCP协议的实验内容，包括实验目的、实验环境、实验步骤、实验结果分析等。
二、实验目的本实验旨在通过模拟TCP协议的传输过程，深入理解TCP协议的工作原理和机制，并通过实验结果分析，验证TCP协议的可靠性和稳定性。
三、实验环境1. 操作系统：推荐使用Windows、Linux或Mac OS。
2. 编程语言：推荐使用C、C++或Python。
3. 开发工具：推荐使用Visual Studio、Eclipse或PyCharm等集成开发环境。
四、实验步骤1. 确定实验需求：根据实验目的，确定需要实现的TCP协议功能，如连接建立、数据传输、连接维护等。
2. 设计实验方案：根据实验需求，设计TCP协议的实现方案，包括数据结构、算法等。
3. 实现TCP协议：根据设计方案，使用所选编程语言实现TCP协议的相关功能。
4. 编写测试代码：编写测试代码，模拟TCP协议的使用场景，包括建立连接、发送数据、接收数据等。
5. 运行实验：运行测试代码，观察TCP协议的行为和性能。
6. 收集实验数据：记录实验过程中的关键数据，如连接建立时间、数据传输速率等。
7. 分析实验结果：根据收集的实验数据，分析TCP协议的可靠性和稳定性，并与理论预期进行比较。
8. 总结实验体会：总结实验过程中的收获和体会，提出改进意见和建议。
五、实验结果分析根据实验步骤中的收集的实验数据，进行实验结果分析。
主要包括以下方面：1. 连接建立时间：分析TCP协议的连接建立时间，与理论预期进行对比。
2. 数据传输速率：分析TCP协议的数据传输速率，与网络带宽和延迟等因素进行综合考虑。
3. 连接维护能力：分析TCP协议在面对网络异常情况时的连接维护能力，如丢包、重传等。
4. 可靠性和稳定性：综合分析TCP协议的可靠性和稳定性，包括数据完整性、流量控制、拥塞控制等方面。
传输控制协议tcp的报文结构及实现的协议功能
传输控制协议tcp的报文结构及实现的协议功能下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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传输控制协议(TCP)
一、实验目的1.掌握TCP协议的报文格式2. 掌握TCP连接的建立和释放过程3. 掌握TCP数据传输中编号与确认的过程4. 掌握TCP协议校验和的计算方法5. 理解TCP重传机制二、实验环境该实验采用网络结构一三、实验步骤与实验结果练习1 察看TCP连接的建立和释放各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。
本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
1. 主机B、C、D启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取TCP协议）。
2. 主机A启动TCP工具连接主机C。
（1）主机A启动“实验平台工具栏中的地址本工具”。
点击[主机扫描]按钮获取组内主机信息，选中主机C点击[端口扫描]按钮获取主机C的TCP端口列表。
（2）主机A启动“实验平台工具栏中的TCP工具”。
选中“客户端”单选框，在“地址”文本框中填入主机C的IP地址，在“端口”文本框中填入主机C的一个TCP端口，点击[连接]按钮进行连接。
3. 察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。
表7-3 实验结果字段名称报文1 报文2 报文3序列号111842432528229495361118424321确认号261516314228382589592615163005ACK 1 1 1SYN 0 0 0●TCP连接建立时，前两个报文的首部都有一个“最大字段长度”字段，它的值是多少？作用是什么？结合IEEE802.3协议规定的以太网最大帧长度分析此数据是怎样得出的。
答：最大字段长度的值为1460，作用是加大网络利用率。
4. 主机A断开与主机C的TCP连接。
5. 察看主机B、C、D捕获的数据，填写下表。
字段名称报文1 报文2 报文3序列号2074575375 1118426225 190521628确认号456092151 2615164722 3274870399ACK 1 1 1FIN 0 1 0●结合步骤3、5所填的表，理解TCP的三次握手建立连接和四次握手的释放连接过程，理解序号、确认号等字段在TCP可靠连接中所起的作用。
tcp协议 实验报告
tcp协议实验报告TCP协议实验报告引言：TCP（Transmission Control Protocol）是一种广泛应用于互联网的传输层协议，它提供了可靠的、面向连接的通信服务。
本实验旨在深入理解TCP协议的工作原理和性能特点，并通过实际操作验证其可靠性和稳定性。
实验目的：1. 理解TCP协议的三次握手过程，掌握建立连接的方法；2. 探究TCP协议的流量控制和拥塞控制机制；3. 通过实验验证TCP协议的可靠性和稳定性。
实验环境：本实验使用了两台计算机，分别作为客户端和服务器。
客户端通过一个简单的应用程序向服务器发送数据，服务器接收数据并进行处理。
实验步骤：1. 建立连接在实验开始前，我们首先需要建立TCP连接。
客户端向服务器发送一个连接请求报文段，服务器收到请求后发送确认报文段，客户端再次发送确认报文段，完成三次握手过程。
2. 数据传输连接建立后，客户端可以向服务器发送数据。
我们通过应用程序模拟客户端发送一段文本数据，服务器接收并打印出来。
可以多次发送数据，观察TCP协议的可靠性，即使在网络不稳定的情况下，数据也能够正确传输。
3. 流量控制为了验证TCP协议的流量控制机制，我们可以在客户端发送数据的速度上做一些限制。
通过控制发送速度，观察服务器接收数据的速度是否受到影响。
可以逐渐增加发送速度，观察服务器的接收速度是否跟随增加。
4. 拥塞控制为了验证TCP协议的拥塞控制机制，我们可以模拟网络拥塞的情况。
通过限制带宽或增加网络延迟，观察TCP协议的拥塞控制机制如何调整发送速度。
可以观察到当网络出现拥塞时，TCP协议会自动降低发送速度以避免数据丢失。
实验结果分析：通过实验，我们可以得出以下结论：1. TCP协议的三次握手过程确保了连接的可靠性和稳定性，保证了数据能够正确传输。
2. TCP协议具有流量控制机制，可以根据接收方的处理能力动态调整发送速度，避免数据丢失。
3. TCP协议具有拥塞控制机制，可以根据网络情况自动调整发送速度，避免网络拥塞导致的数据丢失和延迟增加。
tcp协议 实验报告
tcp协议实验报告TCP协议实验报告引言：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输层协议。
它在互联网中扮演着重要的角色，负责数据的可靠传输和连接的管理。
本实验旨在深入了解TCP协议的工作原理和特性，并通过实验验证其可靠性和效率。
实验目的：1. 了解TCP协议的基本原理和工作机制；2. 掌握TCP协议的连接建立和断开过程；3. 验证TCP协议的可靠性和流量控制机制；4. 分析TCP协议的性能和优化方法。
实验环境：本实验使用了一台运行Linux操作系统的计算机。
实验步骤：1. 连接建立过程：TCP协议使用三次握手来建立连接。
首先，客户端向服务器发送一个SYN包，服务器收到后回复一个SYN+ACK包，最后客户端再回复一个ACK包。
通过抓包工具观察这个过程，并分析其中的数据包格式和字段含义。
2. 可靠性验证：a. 通过模拟网络丢包情况，验证TCP协议的可靠性。
在发送数据时，故意丢弃一部分数据包，观察TCP协议的重传机制是否能够保证数据的可靠传输。
b. 测试TCP协议的流量控制机制。
通过发送大量数据，观察TCP协议如何调整发送速率，避免网络拥塞。
3. 连接断开过程：TCP协议使用四次挥手来断开连接。
首先，客户端向服务器发送一个FIN包，服务器收到后回复一个ACK包，并进入CLOSE_WAIT状态。
然后，服务器向客户端发送一个FIN包，客户端回复一个ACK包。
最后，服务器接收到客户端的ACK包后，进入TIME_WAIT状态，等待一段时间后关闭连接。
观察这个过程，并分析其中的数据包格式和字段含义。
4. 性能分析和优化：a. 使用网络性能测试工具，如iperf，测试TCP协议的吞吐量和延迟。
分析测试结果，找出网络瓶颈并进行优化。
b. 分析TCP协议的拥塞控制机制，了解拥塞窗口的调整过程和拥塞避免算法。
通过调整拥塞窗口的大小，观察TCP协议对网络拥塞的响应。
TCP协议实验
TCP协议实验协议名称：TCP协议实验协议一、背景介绍TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，用于在网络中传输数据。
本实验旨在深入了解TCP协议的工作原理、特性和性能。
二、实验目的1. 理解TCP协议的基本工作原理；2. 掌握TCP协议的连接建立和断开过程；3. 熟悉TCP协议的可靠性机制；4. 分析TCP协议的流量控制和拥塞控制；5. 测试和评估TCP协议的性能。
三、实验内容1. 搭建实验环境：a. 准备两台计算机，分别作为发送方和接收方；b. 配置计算机网络连接，确保两台计算机可以相互通信。
2. 连接建立和断开实验：a. 发送方向接收方发送连接请求（SYN包）；b. 接收方收到连接请求后，回复确认（ACK包）；c. 发送方收到确认后，再次回复确认（ACK包）；d. 连接建立后，进行数据传输；e. 断开连接时，发送方向接收方发送断开请求（FIN包）；f. 接收方收到断开请求后，回复确认（ACK包）；g. 发送方收到确认后，断开连接。
3. 可靠性机制实验：a. 发送方将数据分割为多个数据包，并逐个发送；b. 接收方收到数据包后，发送确认（ACK包）；c. 发送方收到确认后，发送下一个数据包；d. 如果发送方未收到确认，将重新发送数据包；e. 接收方如果未收到完整数据包，将要求发送方重新发送。
4. 流量控制和拥塞控制实验：a. 发送方根据接收方的接收窗口大小调整发送速率；b. 发送方根据网络拥塞情况调整发送速率；c. 接收方根据接收缓冲区情况发送通知；d. 发送方根据接收方的通知调整发送速率。
5. 性能测试和评估：a. 测试TCP协议在不同网络环境下的传输速度；b. 测试TCP协议在不同数据量和带宽条件下的性能表现；c. 分析测试结果，评估TCP协议的性能优劣。
四、实验步骤1. 搭建实验环境：a. 准备两台计算机，并确保网络连接正常；b. 配置计算机的IP地址、子网掩码和默认网关。
TCPIP协议第八章传输控制协议TCP
主机B （服务器端）
时 间
2
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连接复位
TCP可以请求把一个连接复位。连接复位 表示当前的连接已经被撤销。以下是发生复位 的3种情况： 1. 拒绝连接请求 2. 异常终止连接 3. 终止空闲的连接
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8.5 TCP的连接管理状态转换
在任何时刻，机器只处于某一种状态，并 一直保持这个状态，直到某个事件发生。 发生的事件使机器进入一个新的状态，即 事件可使机器完成某种操作。状态转换表 示一个状态到另一个状态的迁移，包括迁 移的条件和迁移的动作。 状态转换图见书上140页
滑动窗口协议
使用这种方法时，两个主机为向外通信（发送 数据）各使用了一个窗口。 这个窗口覆盖了缓存的一部分，在缓存中的字 节是从应用进程传送来的，在这窗口中的字节 就是可以发送而不必考虑确认的。 这个想象中的窗口有两个沿：一个在左边，另 一个在右边，这个窗口叫做滑动窗口，因为左 沿和右沿都可以滑动。 如图所示
21
2
32
数据传送
客户
A：ACK标志 P：PSH标志
服务器
时 间
22
2
32
连接终止
参加交换数据的双方中的任何一方（客户 或服务器）都可以关闭连接。当一个方向的连 接被终止时，另外一方还可以继续向对方发送 数据，现今大多数的实现允许在连接终止时有 两个选项：具有半关闭的三次握手和四次握手
23
2
32
38
关于TCP滑动窗口的一些要点
1. 窗口大小是rwnd和cwnd中的较小的一个 2. 源点并非必须要发送整个窗口大小的数据 3. 接收端可以使窗口展开或合拢，但不应使它 缩回 4. 终点可以在任何时刻发送确认，只要这不会 引起窗口的缩回 5. 接收端可以暂时关闭窗口，但发送端永远可 以在窗口关闭后发送一个字节的报文段。
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实验8 传输控制协议（TCP）【实验目的】1. 掌握TCP协议的报文格式2. 掌握TCP连接的建立和释放过程3. 掌握TCP数据传输中编号与确认的过程4. 掌握TCP协议校验和的计算方法5. 理解TCP重传机制【学时分配】4学时【实验环境】该实验采用网络结构一【实验内容】一. TCP协议简介TCP（传输控制协议）协议是TCP/IP协议族中的面向连接的、可靠的传输层协议。
TCP 与UDP不同，它允许发送和接收字节流形式的数据。
为了使服务器和客户端以不同的速度发送和接收数据，TCP提供了发送和接收两个缓冲区。
TCP提供全双工服务，数据同时能双向流动。
通信的每一方都有发送和接收两个缓冲区，可以双向发送数据。
TCP在报文中加上一个递增的确认序列号来告诉发送端，接收端期望收到的下一个报文，如果在规定时间内，没有收到关于这个包的确认响应，则重新发送此包，这保证了TCP是一种可靠的传输层协议。
TCP的常用熟知端口如下表所示：表7-1 TCP常用熟知端口二. TCP报文格式TCP报文的格式如下图所示：图7-1 TCP报文格式TCP报文包括20～60字节的首部，接着是应用程序的数据部分。
首部在没有选项时是20字节，而当有选项时长度会增加，但是最大不会超过60字节。
●源端口：该字段定义了在主机中发送这个报文的应用程序端口号。
●目的端口：该字段定义了数据报发往的主机中接收这个报文的应用程序的端口号。
●序列号：该字段定义了指派给本报文第一个数据字节的一个序号。
TCP是流式传输协议，为了保证连通性，要在发送的每一个字节上编号。
序号指定了这个序列中的哪一个字节是报文的第一个字节。
在连接建立时，双方使用随机数产生器产生初始序号，通常每一方的初始序号都是不同的。
●确认号：该字段定义了报文的接收端期望从对方接收的序号。
如果报文的接收端成功地接收了对方发来的序号为x的报文，它就把确认号定义为x+1。
确认可以和数据一起发送。
●首部长度：该字段指定TCP首部的长度，以4字节为单位。
首部长度可以在20～60字节之间。
因此，这个字段的值可以在5至15之间。
●保留：这是6位字段，保留为今后使用。
●控制：这个字段定义了8种不同的标志。
如下图所示。
在同一时间可设置一位或多位标志。
图7-2 控制字段这些标志用在TCP的流量控制、连接建立和终止以及数据传送的方式等方面。
下表给出了每一位的简要说明。
表7-2 TCP标志位●窗口大小：该字段定义对方必须维持的窗口值（以字节为单位）。
这个字段的长度是16位，因此窗口值的最大长度是65535字节。
这个值通常是作为接收窗口，并由接收端来确定。
这时，发送端必须服从接收端的决定。
●校验和：该字段的校验范围包括伪首部、TCP首部和TCP数据部分。
●紧急指针：只有当紧急标志置位时，这个16位字段才有效，这时的报文中包括紧急数据。
●选项：在TCP首部中可以有多达40字节的可选信息。
三. TCP封装TCP报文封装在IP数据报中，然后再封装成数据链路层中的帧，如下图所示：图7-3 TCP封装四. TCP校验和TCP的校验和与UDP的校验和计算过程是一样的。
但是，UDP是否使用校验和是可选的，而TCP是否使用校验和则是强制性的。
在计算TCP校验和时也要在报文上添加伪首部。
对于TCP的伪首部，高层协议类型字段的值是6。
如下图所示：图7-4 伪首部加到TCP报文上五. TCP连接建立与释放1. 连接建立TCP以全双工方式传送数据。
当两个进程建立了TCP连接后，它们能够同时向对方发送数据。
在传送数据之前，双方都要对通信进行初始化，得到对方的认可。
2. 三次握手(动画演示)TCP的连接建立过程叫做三次握手。
服务器程序首先准备好接受TCP连接，这个过程叫做被动打开请求。
这时，服务器的TCP就已准备好接受任何一台主机的TCP连接了。
客户程序发出TCP连接请求的过程叫做主动打开。
然后服务器与客户端就开始三次握手过程，如下图所示（在图中客户端与服务器端各使用一条时间线，并给出每个阶段的几个重要字段，包括序号、确认号、控制标志以及非零的窗口值）。
这个过程有以下3个步骤。
图7-5 使用三次握手的连接建立（1）客户发送第一个报文，这是一个SYN报文，在这个报文中只有SYN标志置为1。
这个报文的作用是使序号同步。
（2）服务器发送第二个报文，即SYN+ACK报文，其中SYN和ACK标志被置为1。
这个报文有两个目的。
首先，它是一个用来和对方进行通信的SYN报文。
服务器使用这个报文同步初始序号，以便从服务器向客户发送字节。
服务器还使用ACK标志确认已从客户端收到了SYN报文，同时给出期望从客户端收到的下一个序号。
另外，服务器还定义了客户端要使用的接收窗口的大小。
（3）客户发送第三个报文。
这仅仅是一个ACK报文。
它使用ACK标志和确认号字段来确认收到了第二个报文。
3. 连接终止通信双方中的任何一方都可以关闭连接。
当一方的连接被终止时，另一方还可继续向对方发送数据。
TCP的连接终止有两种方式：三次握手和具有半关闭的四次握手。
4. 三次握手方式终止连接使用三次握手的TCP终止过程如下图所示：图7-6 使用三次握手的连接终止（1）当客户端想关闭TCP连接时，它发送一个TCP报文，把FIN标志位设置为1。
（2）服务器端在收到这个TCP报文后，把TCP连接即将关闭的消息发送给相应的进程，并发送第二个报文——FIN+ACK报文，以证实从客户端收到了FIN报文，同时也说明，另一个方向的连接也关闭了。
（3）客户端发送最后一个报文以证实从TCP服务器收到了FIN报文。
这个报文包括确认号，它等于从服务器收到的FIN报文的序号加1。
5. 半关闭的四次握手方式终止连接(动画演示)在TCP连接中，一方可以终止发送数据，但仍然保持接收数据，这就叫做半关闭。
半关闭通常是由客户端发起的。
图7-7描绘了半关闭的过程。
客户发送FIN报文，半关闭了这个连接。
服务器发送ACK报文接受这个半关闭。
但是，服务器仍然可以发送数据。
当服务器已经把所有处理的数据都发送完毕时，就发送FIN报文，客户端发送ACK报文给予确认。
在半关闭一条连接后，客户端仍然可以接收服务器发送的数据，而服务器也可以接收客户端发送的确认。
但是，客户端不能传送数据给服务器。
六. 流量控制在发送端收到接收端的确认报文之前，流量控制可以对发送端发送的数据量进行管理。
在不考虑流量控制的情况下，传输层协议可以每次只发送一个字节的数据，然后在发送下一个字节数据之前等待接收端的确认报文。
这是一个非常缓慢的过程，如果数据要走很长的距离，发送端就要在等待确认报文时一直处在空闲状态。
还有一种情况是传输层协议一次就将全部数据发送出去，而不理会确认报文。
这样虽然加速了发送过程，但可能会使接收端来不及接收而瘫痪。
此外，若有一部分数据丢失、重复、失序或损坏，发送端就要一直等到接收端将全部数据都检查完毕后才能知道。
TCP的流量控制采用一种折中的方法。
它在缓存上定义一个窗口。
缓存是用来暂时存放将要发送的数据的。
TCP发送数据的多少由这个窗口决定。
图7-7 半关闭1. 滑动窗口协议为了完成流量控制，TCP使用滑动窗口协议。
窗口覆盖了缓存的一部分，在这个窗口中的数据是可以发送而不必考虑确认的。
窗口有两个沿：一个在左边，另一个在右边。
因为左沿和右沿都是可以滑动的，所以这个窗口叫做滑动窗口。
如下图所示：图7-8 滑动窗口窗口有三种动作：展开、合拢或缩回。
这三种动作受接收端的控制而不是发送端的控制。
展开窗口表示窗口的右沿向右移动，这样就可以从缓存中发送更多的数据。
合拢窗口表示窗口的左沿向右移动，这表示某些数据已经被确认了，发送端可以不再担心它们。
缩回窗口表示窗口的右沿向左移动，这在某些实现中是不允许的，因为这会使某些可以发送的数据变成不能发送的。
如果发送端已经发送了这些字节，就会产生错误。
窗口的左沿不能向左移动，因为这表示已经发送出去的并且经过确认的数据现在又要收回了。
窗口大小由接收窗口和拥塞窗口两者中的较小者决定。
接收窗口大小由接收方发送的确认报文中的窗口大小字段值所确定。
这是接收端在缓存溢出导致数据被丢弃之前所能接受的最大字节数。
拥塞窗口大小是由网络根据拥塞情况而确定的。
七. 差错控制TCP是可靠的传输层协议。
应用程序把数据流交付给TCP后，就依靠TCP把整个数据流交付给接收端的应用程序，并且保证数据流是按序的、没有差错的、也没有任何一部分是丢失的或重复的。
TCP使用差错控制提供可靠性。
差错控制包括以下的一些机制：检测受到损伤的报文、丢失的报文、失序的报文和重复的报文。
差错控制还包括检测出差错后纠正差错的机制。
TCP的差错检测和差错纠正是通过校验和、确认以及超时重传三种机制实现的。
1. 校验和每一个TCP报文都包括校验和字段，用来检查报文是否损坏。
若报文损坏，接收端就将报文丢弃，并认为这个报文丢失了。
2. 确认TCP采用确认报文的方法来证实收到了数据报文。
确认报文不携带数据，但消耗一个序号。
除了ACK报文之外，确认报文也需要被确认。
3. 重传差错控制的核心是报文的重传机制。
当一个报文损坏、丢失或延迟时，就需要重传这个报文。
有两种情况需要对报文进行重传：当重传超时计时器时间到期时，或当发送端收到了3个重复的确认报文时。
（1）重传超时计时器到期之后的重传发送端为每一个TCP报文都设置一个重传超时计时器。
若计时器时间到期时还没有收到对这个报文的确认报文，就认为这个报文丢失了，于是重传这个报文，即使可能由于报文延迟到达，或确认报文延迟到达，或确认报文丢失等原因。
重传超时计时器的值是动态的，它根据报文的往返时间而更新。
报文的往返时间是报文离开发送端到发送端收到此报文的确认报文所需的时间。
（2）三个重复的确认报文之后的重传一个报文的丢失会导致接收端收到的报文失序，这时接收端会发送对丢失报文的确认报文，当发送端收到3个重复的确认报文之后，发送端立即重传这个报文，这叫做快重传。
对不消耗序号的报文不进行重传。
对所有ACK报文都不进行重传。
【实验步骤】练习1 察看TCP连接的建立和释放各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。
本练习将主机A、B、C、D、E、F作为一组进行实验。
1. 主机B、C、D启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取TCP协议）。
2. 主机A启动TCP工具连接主机C。
（1）主机A启动“实验平台工具栏中的地址本工具”。
点击[主机扫描]按钮获取组内主机信息，选中主机C点击[端口扫描]按钮获取主机C的TCP端口列表。
（2）主机A启动“实验平台工具栏中的TCP工具”。
选中“客户端”单选框，在“地址”文本框中填入主机C的IP地址，在“端口”文本框中填入主机C的一个TCP端口，点击[连接]按钮进行连接。