網(wǎng)絡協(xié)議分析與仿真課程設(shè)計報告書

1、<p><b>　　網(wǎng)絡協(xié)議分析與仿真</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告書</b></p><p>　　網(wǎng)絡協(xié)議分析與仿真課程設(shè)計報告</p><p><b>　　網(wǎng)絡流量分析</b></p><p>　　一、   

2、60;課程設(shè)計目的</p><p>　　加深對IP、DSN 、TCP、UDP、HTTP等協(xié)議的理解；</p><p>　　掌握流量分析工具的使用，學習基本的流量分析方法。</p><p>　　二、    課程設(shè)計內(nèi)容</p><p><b>　　流量分析</b></p>

3、<p>　　工具：Wireshark（Windows或Linux），tcpdump（Linux）</p><p>　　要求：使用過濾器捕獲特定分組；用腳本分析大量流量數(shù)據(jù)（建議用perl）。</p><p>　　內(nèi)容：Web流量分析</p><p>　　清除本機DNS緩存，訪問某一網(wǎng)站主頁，捕獲訪問過程中的所有分組，分析并回答下列問題（以下除1、3、8

4、、11外，要求配合截圖回答）：</p><p>　　簡述訪問web頁面的過程。</p><p>　　找出DNS解析請求、應答相關(guān)分組，傳輸層使用了何種協(xié)議，端口號是多少？所請求域名的IP地址是什么？</p><p>　　統(tǒng)計訪問該頁面共有多少請求IP分組，多少響應IP分組？（提示：用腳本編程實現(xiàn)）</p><p>　　找到TCP連接建立的三次

5、握手過程，并結(jié)合數(shù)據(jù)，繪出TCP連接建立的完整過程，注明每個TCP報文段的序號、確認號、以及SYN\ACK的設(shè)置。</p><p>　　針對（4）中的TCP連接，該TCP連接的四元組是什么？雙方協(xié)商的起始序號是什么？TCP連接建立的過程中，第三次握手是否帶有數(shù)據(jù)？是否消耗了一個序號？</p><p>　　找到TCP連接的釋放過程，繪出TCP連接釋放的完整過程，注明每個TCP報文段的序號、確

6、認號、以及FIN\ACK的設(shè)置。</p><p>　　針對（6）中的TCP連接釋放，請問釋放請求由服務器還是客戶發(fā)起？FIN報文段是否攜帶數(shù)據(jù)，是否消耗一個序號？FIN報文段的序號是什么？為什么是這個值？</p><p>　　在該TCP連接的數(shù)據(jù)傳輸過程中，找出每一個ACK報文段與相應數(shù)據(jù)報文段的對應關(guān)系，計算這些數(shù)據(jù)報文段的往返時延RTT（即RTT樣本值）。根據(jù)課本200頁5.6.2節(jié)內(nèi)

7、容，給每一個數(shù)據(jù)報文段估算超時時間RTO。（提示：用腳本編程實現(xiàn)）</p><p>　　分別找出一個HTTP請求和響應分組，分析其報文格式。參照課本243頁圖6-12，在截圖中標明各個字段。</p><p>　　訪問同一網(wǎng)站的不同網(wǎng)頁，本次訪問中的TCP連接是否和上次訪問相同？（與上次頁面訪問時間間隔不能過長，可連續(xù)訪問，分別分析。）</p><p>　　請描述HT

8、TP協(xié)議的持續(xù)連接的兩種工作方式。訪問這些頁面（同一網(wǎng)站的不同頁面）的過程中，采用了哪種方式？（參考課本241頁）</p><p><b>　　設(shè)計與實現(xiàn)過程</b></p><p>　　簡述訪問web頁面的過程。</p><p>　　1）解析Web頁面的URL，得到Web服務器的域名2）通過DNS服務器獲得Web服務器的IP地址</p

9、><p>　　3）與Web服務器建立TCP連接</p><p>　　4）與Web服務器建立HTTP連接5）從Web服務器獲得URL指定的文檔6）瀏覽器解釋頁面文檔，并顯示在屏幕</p><p>　　(2)、找出DNS解析請求、應答相關(guān)分組，傳輸層使用了何種協(xié)議，端口號是多少？所請求域名的IP地址是什么？</p><p>　　DNS解析請求，應

10、答分組：</p><p>　　請求：（本機端口：59257；DNS服務器端口：53）</p><p>　　應答：（DNS服務器端口：53；本機端口：59257）</p><p>　　傳輸層協(xié)議：udp協(xié)議。</p><p>　　所請求域名ip是：123.125.160.40</p><p>　　（3）、統(tǒng)計訪問該頁面共

11、有多少請求IP分組，多少響應IP分組？（提示：用腳本編程實現(xiàn)）</p><p><b>　　請求分組：</b></p><p>　　(ip.src eq 172.16.1.234 or ip.dst eq 172.16.1.234) and( ip.src eq 123.125.160.40 or ip.dst eq 123.125.160.40)</p>

12、<p><b>　　腳本</b></p><p>　　Package_count.sh</p><p>　　#!/bin/bash</p><p>　　#by sky version 1.0</p><p><b>　　#20121205</b></p><p>

13、;　　function checkip {</p><p>　　dot=`echo $1 | awk -F '.' '{print NF-1}'`</p><p>　　if [ $dot -ne 3 ]; then</p><p><b>　　return 1</b></p><p>&l

14、t;b>　　if</b></p><p><b>　　count=0</b></p><p>　　for var in `echo $1 | awk -F. '{print $1, $2, $3, $4}'`</p><p><b>　　do</b></p><p>

15、;　　echo $var | grep "^[0-9]*$" >/dev/null</p><p>　　if [ $? -ne 0 ]; then</p><p><b>　　return 1</b></p><p><b>　　fi</b></p><p>　　if [

16、$var -ge 0 -a $var -le 255 ] ; then</p><p>　　((count=count+1))</p><p><b>　　continue</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　return 1</b>

17、;</p><p><b>　　fi</b></p><p><b>　　done</b></p><p>　　if [ $count -eq 4 ]; then</p><p><b>　　return 0</b></p><p><b>　

18、　else</b></p><p><b>　　return 1</b></p><p><b>　　fi</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if [ $# -eq 0 -o $# -ne 2 ] </p><p

19、><b>　　then</b></p><p>　　echo "Usage: shellname filename ipaddress"</p><p>　　echo "just like: package_count.sh http 172.16.1.234"</p><p><b

20、>　　exit 1</b></p><p><b>　　fi</b></p><p>　　if [ ! -f $1 ]</p><p><b>　　then</b></p><p>　　echo "The $1 is no exist"</p>&

21、lt;p><b>　　exit 2</b></p><p><b>　　fi</b></p><p>　　#echo $2 | grep '\([0-9]\{1,3\}\.\)\{3\}[0-9]\{1,3\}' >> /dev/null</p><p>　　checkip ${2}<

22、;/p><p>　　if [ $? -ne 0 ]</p><p><b>　　then</b></p><p>　　echo "Please input effective IP"</p><p><b>　　exit 3</b></p><p><b

23、>　　fi </b></p><p>　　number=`grep "Src: $2 " $1 2> /dev/null | wc -l `</p><p>　　if [ $number -eq 0 ]</p><p><b>　　then </b></p><p>　　ech

24、o "Please input an IP than include the $1"</p><p><b>　　exit 4</b></p><p><b>　　fi</b></p><p>　　echo "The $2 as source has $number packages"

25、;</p><p>　　(4) 找到TCP連接建立的三次握手過程，并結(jié)合數(shù)據(jù)，繪出TCP連接建立的完整過程，注明每個TCP報文段的序號、確認號、以及SYN\ACK的設(shè)置。</p><p>　　與tcp建立連接的三次握手的分組：</p><p><b>　　TCP三次握手過程</b></p><p>　　第一次握手：建立連

26、接時，客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認； 第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)； 第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完

27、成三次握手。</p><p><b>　　實現(xiàn)過程如下：</b></p><p>　　第一次：（序號：0， SYN：1）</p><p>　　第二次：（序號：0， 確認號：1，SYN：1，ACK:1）</p><p>　　第三次：（序號：1， 確認號：1，SYN：0，ACK:1）</p><p>

28、　　（5）針對（4）中的TCP連接，該TCP連接的四元組是什么？雙方協(xié)商的起始序號是什么？TCP連接建立的過程中，第三次握手是否帶有數(shù)據(jù)？是否消耗了一個序號？</p><p>　　四元組：源地址---172.16.1.234；目的地址---123.125.160.40；</p><p>　　源端口---49382 目的端口---80</p><p>

29、　　協(xié)商的起始序號：0；</p><p>　　第三次握手未攜帶數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　消耗一個序號。</b></p><p>　　找到TCP連接的釋放過程，繪出TCP連接釋放的完整過程，注明每個TCP報文段的序號、確認號、以及FIN\ACK的設(shè)置。</p><p><b>　　TCP釋放過程： &l

30、t;/b></p><p>　　A、服務器向本機請求釋放：</p><p>　　B、本機響應服務器的請求釋放：（半關(guān)閉）</p><p>　　C、本機向服務器請求釋放連接：</p><p>　　D、服務器響應本機的請求釋放：</p><p>　　TCP的釋放過程流程圖：</p><p>　

31、　:針對（6）中的TCP連接釋放，請問釋放請求由服務器還是客戶發(fā)起？FIN報文段是否攜帶數(shù)據(jù)，是否消耗一個序號？FIN報文段的序號是什么？為什么是這個值？</p><p>　　釋放請求由服務器發(fā)起。</p><p>　　FIN報文段未攜帶數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　消耗了一個序號：</b></p><p><

32、;b>　　實現(xiàn)過程如下：</b></p><p>　　FIN報文段的序號是436</p><p>　　、在該TCP連接的數(shù)據(jù)傳輸過程中，找出每一個ACK報文段與相應數(shù)據(jù)報文段的對應關(guān)系，計算這些數(shù)據(jù)報文段的往返時延RTT（即RTT樣本值）。根據(jù)課本200頁5.6.2節(jié)內(nèi)容，給每一個數(shù)據(jù)報文段估算超時時間RTO。</p><p><b>　

33、　腳本</b></p><p>　　#!/bin/bash</p><p>　　#by sky version 1.0</p><p><b>　　#20121207</b></p><p>　　if [ $# -ne 1 ]</p><p><b>　　then</b

34、></p><p>　　echo "Usage: shellname filename"</p><p>　　echo "Just like:rtt_count.sh http"</p><p><b>　　exit 1</b></p><p><b>　　f

35、i</b></p><p>　　if [ ! -f $1 ]</p><p><b>　　then</b></p><p>　　echo "Please input an effective file"</p><p><b>　　exit 2</b></p&g

36、t;<p><b>　　fi</b></p><p>　　grep RTT $1 |awk 'BEGIN{s1=0.125; s2=0.875; d1=0.25; d2=0.75} {RTT[NR]=$9; line_num=NR}</p><p><b>　　END{</b></p><p>　　f

37、or( i=1; i<=line_num; i++ )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RTTS[i]=s2*RTT[i-1]+s1*RTT[i];</p><p>　　RTTD[i]=d2*RTTD[i-1]+d1*(RTTS[i]>RTT[i]?RTTS[i]-RTT[i]:RTT[i]-RTTS[

38、i]);</p><p>　　printf("The number is %d\t\tRTTS->%0.8f\tRTTD->%0.8f\tRTTS->%0.8f\n",i,RTTS[i],RTTD[i],RTTS[i]+4*RTTD[i])</p><p><b>　　}</b></p><p><b

39、>　　}'</b></p><p>　　(9)、分別找出一個HTTP請求和響應分組，分析其報文格式。參照課本243頁圖6-12，在截圖中標明各個字段。</p><p><b>　　請求報文：</b></p><p><b>　　響應報文：</b></p><p>　　10）

40、、訪問同一網(wǎng)站的不同網(wǎng)頁，本次訪問中的TCP連接是否和上次訪問相同？（與上次頁面訪問時間間隔不能過長，可連續(xù)訪問，分別分析。）</p><p>　　訪問同一網(wǎng)站的另一網(wǎng)頁</p><p>　　本次訪問中的TCP連接是與上次訪問不相同</p><p>　　(11)、請描述HTTP協(xié)議的持續(xù)連接的兩種工作方式。訪問這些頁面（同一網(wǎng)站的不同頁面）的過程中，采用了哪種方式？

41、（參考課本241頁）</p><p>　　http協(xié)議的持續(xù)連接的兩種工作方式：</p><p>　　a.非流水線方式：客戶在收到前一個響應后才能發(fā)出下一個請求，在TCP連接已建好后，客戶每次訪問一次對象都要用去一個往返時間RTT。</p><p>　　b.流水線方式：客戶在收到HTTP的響應報文之前就能夠接著發(fā)送新的請求報文，客戶訪問所有的對象只需花費一個RTT時

42、間。</p><p>　　訪問這些頁面過程中采用流水線方式</p><p><b>　　設(shè)計技巧及體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我們加深對IP、DSN 、TCP、UDP、HTTP等協(xié)議的理解；</p><p>　　并且通過用wireshark流量分析工具，進行抓包、過濾、篩選等一系列操作獲取到有用的

43、數(shù)據(jù)進行觀察、分析、處理。通過觀察和處理數(shù)據(jù)，更加深刻的理解了tcp建立的三次握手、以及釋放的四次揮手過程以及更加明確的了解了tcp、udp、http等協(xié)議的工作原理，以及他們的作用。而且我們也學會了在Linux環(huán)境下用shell或perl腳本編程實現(xiàn)一些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與計算功能，提高了我們的Linux操作技能，豐富了我在Linux方面的知識。</p><p>　　本次試驗我遇到了很多問題，包括抓包過程由于出現(xiàn)中斷和