实验三 TCP报文的捕获与分析
实验四 TCP报文的捕获与分析
——实验报告
一、实验目的
（1）掌握TCP建立连接的工作机制。
（2）掌握借助Wireshark捕捉TCP三次握手机制。
（3）掌握SYN、ACK标志的使用。
二、实验内容
用Wireshark软件捕捉TCP三次握手机制。
三、实验原理
TCP报文段格式如图1所示。
图1 TCP报文段格式
表1 TCP的标志位含义
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TCP的标志位 |
英文简写 |
含义 |
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紧急标志位 |
URG |
表示数据包的紧急指针域有效，用来保证连接不被阻断，并督促中间设备尽快处理 |
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确认标志位 |
ACK |
对已接收的数据包进行确认 |
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推送标志位 |
PSH |
表示该数据包被对方接收后应立即交给上层应用，而不在缓冲区排队 |
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重置标志位 |
RST |
用于连接复位、拒绝错误和非法的数据包 |
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同步标志位 |
SYN |
用于建立会话连接，同步序列号 |
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完成标志位 |
FIN |
表示已经没有数据要发送了，即将关闭连接 |
三次握手机制实验原理如图2所示。
TCP的序号和确认号：
32位序号 seq：Sequence number 缩写seq ，TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的序号，通过这个来确认发送的数据有序，比如现在序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000；
32位确认号 ack：Acknowledge number 缩写ack，TCP对上一次seq序号做出的确认号，用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号seq加1。
区分ack和ACK：
小写的ack，代表的是头部的确认号Acknowledge number， 缩写ack，是对上一个包的序号进行确认的号，ack=seq+1；
大写的ACK，则是上面说的TCP首部的标志位，用于标志的TCP包是否对上一个包进行了确认操作，如果确认了，则把ACK标志位设置成1。
三次握手机制过程：
客户端发送SYN报文，并置发送序号为X；服务端发送SYN和ACK报文，并置发送序号为Y，确认序号为X+1；客户端发送ACK报文，并置发送序号为X+1，确认序号为Y+1。
图2 三次握手机制工作示意图
四、实验环境
交换式网络、windows操作系统、Wireshark软件
注意:在做这个实验的过程中，例如从打开某一网页获得TCP包从而分析TCP的三次握手机制过程中，容易犯先打开网页再开始抓包的错误，正确的做法是先在Whireshark软件中设置TCP抓包，然后再打开一个网页。
五、实验内容与步骤
（1）开启Wireshark软件
在捕捉接口对话框中选中网卡接口，然后点击“Optinos”进行包过滤，如图3所示。
图3 Wireshark捕获
（2）过滤TCP数据包
在随后出现的的下列对话框中，在“Capture Filter”处填写TCP，从而捕捉到TCP包，进而获得TCP三次握手的建立机制，然后点击“Start”。如图4所示。
图4 TCP过滤设置
（3）TCP三次握手机制生成与分析
访问某一网站，则Whireshark捕捉到的TCP三次握手的信息，如图5所示，以前三行为例解析一下。 
图5 捕获到的三次握手通信包
- 第一行对应的是第一次握手，其中[SYN]出现表明为三次握手的开始的标志。
客户端59361端口号向服务器端80号端口发送一个标志为SYN=1且含有初始化序列值seq=0的数据包，开始建立会话,在初始化会话过程中，通信双方还在窗口大小Win、最大报文段长度MSS等方面进行协商。Source port为59361，Destination port为80，打开编号为1所示的下拉菜单，会出现对应项的更加详细的解析，如图6所示。
图6 SYN第一次握手
- 第二行对应的[SYN,ACK]表明为二次握手，是对建立的确认。
服务器端80端口号向客户端59361号端口发送包含确认值的数据段，如图7总Transmission Control Protocol(TCP)所示，其值等于所收到的序列值加一，即ACK=1，其自身的序列号为0；并对MSS更改为1460。源端口号Src Port为80，目的端口号Dst Port为59361。
图7 SYN、ACK第二次握手
- 第三行对应的是第三次握手
客户端59361端口号向服务器端80号端口发送确认值Seq=1、Ack=1(59361接收到的序列值加1)，这便完成了三次握手的建立。如图8所示对应答的应答为第三次握手。
图8 ACK第三次握手
图9 http
五、实验心得
这次实验更系统地学习了解TCP三次握手建立连接的全过程，明白了TCP报文格式、标志位等内容含义，以及建立的三次握手菜单解析。TCP三次握手过程中，传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。实验过程中也遇到了一些问题，比如不熟悉握手菜单中的一些英文内容，还有可能由于版本不同，导致显示建立连接的只有端口号。另外，与建立连接的“三次握手”类似，断开一个TCP连接则需要“四次握手”四次挥手过程。
若有不足，恳请指正，感谢！
