(完整word版)TCP協(xié)議原理分析.doc

1、實(shí)驗(yàn)五TCP 協(xié)議原理分析一、TCP 協(xié)議簡(jiǎn)介TCP ，全稱 Transfer Control Protocol，中文名為傳輸控制協(xié)議，它工作在OSI 的傳輸層，提供面向連接的可靠傳輸服務(wù)。TCP 的工作主要是建立連接，然后從應(yīng)用層程序中接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳輸。TCP 采用虛電路連接方式進(jìn)行工作，在發(fā)送數(shù)據(jù)前它需要在發(fā)送方和接收方建立一個(gè)連接，數(shù)據(jù)在發(fā)送出去后，發(fā)送方會(huì)等待接收方給出一個(gè)確認(rèn)性的應(yīng)答，否則發(fā)送方將認(rèn)為此數(shù)據(jù)丟失，并重新發(fā)送此數(shù)據(jù)。下面我們來介紹一下TCP 的報(bào)頭結(jié)構(gòu)和相關(guān)工作原理：1. TCP 報(bào)頭TCP報(bào)頭總長(zhǎng)最小為比特 020個(gè)字節(jié)，其報(bào)頭結(jié)構(gòu)如下圖（圖比特 15比特源端口（

2、16 ）161 ）所示；目的端口（比特16 ）31序列號(hào)（ 32 ）確認(rèn)號(hào)（ 32 ）TCP 偏移量）標(biāo)志（ 6窗口（ 16 ）保留（ 6）（ 4 ）校驗(yàn)和（ 16 ）緊急（ 16 ）選項(xiàng)（0 或 32）數(shù)據(jù)（可變）（圖 1TCP 報(bào)頭結(jié)構(gòu)）源端口 ：指定了發(fā)送端的端口目的端口 ：指定了接受端的端口號(hào)序號(hào) ：指明了段在即將傳輸?shù)亩涡蛄兄械奈恢么_認(rèn)號(hào) ：規(guī)定成功收到段的序列號(hào)，確認(rèn)序號(hào)包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望收到的下一個(gè)序號(hào) TCP 偏移量 ：指定了段頭的長(zhǎng)度。段頭的長(zhǎng)度取決與段頭選項(xiàng)字段中設(shè)置的選項(xiàng)保留 ：指定了一個(gè)保留字段，以備將來使用標(biāo)志 ： SYN 、 ACK 、PSH 、 RST 、

3、URG 、 FINSYN ： 表示同步ACK ： 表示確認(rèn)PSH ： 表示盡快的將數(shù)據(jù)送往接收進(jìn)程RST ： 表示復(fù)位連接URG ： 表示緊急指針FIN ： 表示發(fā)送方完成數(shù)據(jù)發(fā)送窗口 ：指定關(guān)于發(fā)送端能傳輸?shù)南乱欢蔚拇笮〉闹噶钚ｒ?yàn)和 ：校驗(yàn)和包含TCP 段頭和數(shù)據(jù)部分，用來校驗(yàn)段頭和數(shù)據(jù)部分的可靠性緊急 ：指明段中包含緊急信息，只有當(dāng)U R G 標(biāo)志置 1 時(shí)緊急指針才有效選項(xiàng) ：指定了公認(rèn)的段大小，時(shí)間戳，選項(xiàng)字段的末端，以及指定了選項(xiàng)字段的邊界選項(xiàng)2. TCP 工作原理TCP 連接建立：TCP 的連接建立過程又稱為TCP 三次握手。首先發(fā)送方主機(jī)向接收方主機(jī)發(fā)起一個(gè)建立連接的同步（SYN

4、 ）請(qǐng)求；接收方主機(jī)在收到這個(gè)請(qǐng)求后向送方主機(jī)回復(fù)一個(gè)同步/ 確認(rèn)（ SYN/ACK ）應(yīng)答；發(fā)送方主機(jī)收到此包后再向接收方主機(jī)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)（ACK ），此時(shí) TCP 連接成功建立；TCP 連接關(guān)閉： 發(fā)送方主機(jī)和目的主機(jī)建立TCP 連接并完成數(shù)據(jù)傳輸后，會(huì)發(fā)送一個(gè)將結(jié)束標(biāo)記置 1的數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉這個(gè)TCP 連接，并同時(shí)釋放該連接占用的緩沖區(qū)空間；TCP 重置： TCP 允許在傳輸?shù)倪^程中突然中斷連接，這稱為TCP 重置；TCP 數(shù)據(jù)排序和確認(rèn)： TCP 是一種可靠傳輸?shù)膮f(xié)議， 它在傳輸?shù)倪^程中使用序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)來跟蹤數(shù)據(jù)的接收情況；TCP 重傳：在 TCP 的傳輸過程中，如果在重傳超時(shí)時(shí)間內(nèi)

5、沒有收到接收方主機(jī)對(duì)某數(shù)據(jù)包的確認(rèn)回復(fù)，發(fā)送方主機(jī)就認(rèn)為此數(shù)據(jù)包丟失，并再次發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)包給接收方，這稱為TCP 重傳；TCP 延遲確認(rèn)： TCP 并不總是在接收到數(shù)據(jù)后立即對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)，它允許主機(jī)在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)送自己的確認(rèn)信息給對(duì)方。TCP 數(shù)據(jù)保護(hù)（校驗(yàn)和） ： TCP 是可靠傳輸?shù)膮f(xié)議，它提供校驗(yàn)和計(jì)算來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的完整性。二、解碼詳解要看懂 TCP 解碼信息，就必須清楚知道TCP 工作原理和 TCP 報(bào)頭的相關(guān)字段信息。下面我們就通過科來網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)中的解碼信息來認(rèn)識(shí)TCP 協(xié)議的報(bào)頭。如下圖（圖2 ）。（圖2科來網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)TCP 解碼信息）上圖顯示了TCP 協(xié)議中報(bào)頭

6、中字段的詳細(xì)信息，這里的解碼信息完全和TCP 報(bào)頭結(jié)構(gòu)相吻合，下面我們分別來介紹解碼視圖中的信息：1. 源端口： 1041 ，偏移量為 34 ，值為 2 個(gè)字節(jié)；2.目標(biāo)端口： 5001，端口名為complex-link,偏移量為36 ，值為2 個(gè)字節(jié)；3.序列號(hào)： TCP 數(shù)據(jù)包序列號(hào)為148694863，偏移量38，值為 4個(gè)字節(jié)；4.確認(rèn)號(hào)：確認(rèn)號(hào)為387135032，偏移量為42 ，值為4個(gè)字節(jié)；5. TCP 偏移量： TCP 偏移量為 5 ，偏移量為 46 ，值為 4 位6. 標(biāo)志： PSH 和 ACK 的值為 1 ，這是一個(gè)確認(rèn)包，收到的有效段立即發(fā)給應(yīng)用，不要放入緩沖區(qū)7.窗口：

7、表示接收端能夠接收的下一段的大小64124 。8. 校驗(yàn)和：校驗(yàn)和為 0x10D4 （正確），表示數(shù)據(jù)沒有被修改和損壞，是完整的。9. 緊急指針：因?yàn)闃?biāo)志字段中URG 標(biāo)志位的值為 0 ，所以這里無緊急指針10. 無 TCP 選項(xiàng)：無選項(xiàng)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)過程本練習(xí)將主機(jī)A 、 B 作為一組，主機(jī)C、 D 作為一組，分別作為兩個(gè)獨(dú)立小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)僅以A 、 B 為例說明實(shí)驗(yàn)步驟。1、 主機(jī) A 、 B 啟動(dòng)協(xié)議分析軟件，并設(shè)置過濾條件（提取TCP 協(xié)議），開始捕獲數(shù)據(jù)。2、 主機(jī) A 打開實(shí)驗(yàn)材料中的TCPServer，并點(diǎn)擊“開始監(jiān)聽” 按鈕，主機(jī) B 打開實(shí)驗(yàn)材料中的TCPClient ，填入主機(jī) A 的“ IP 地址”，端口默認(rèn)為“8000”。3、 主機(jī) B 的 TCPClient 工具下，輸入發(fā)送信息，點(diǎn)擊發(fā)送。4、 查看主機(jī) A 、 B 捕獲的數(shù)據(jù)，填寫下表。字段名稱報(bào)文 1報(bào)文 2報(bào)文 3報(bào)文 4報(bào)文 5報(bào)文 6Sequence418864137741063150834188641378418864137841886413834106315084NumberAcknowledge0 .1 .1 .1