廣西民族大學
學院：資訊科學與工程學院
班級 10網路姓名郭璇學號 110263100129
實驗日期 2023年10月19日指導老師周衛
實驗名稱網路資料捕獲及分析實驗報告
一、實驗目的
1、通過捕獲網路通訊資料，使學生能夠真實地觀察到傳輸層（tcp）和應用層（http）協議的資料，對計算機網路資料傳輸有感性的認識。
2、通過對捕獲的資料的分析，鞏固學生對這些協議制定的規則以及工作的機制理解，從而對計算機網路資料傳輸有初步的認識，以便為之後通訊協議設計以及通訊軟體設計打下良好的基礎。
二、協議理論
tcp：
1、transmission control protocol傳輸控制協議tcp是一種面向連線（連線導向）的、可靠的、基於位元組流的運輸層（transport layer）通訊協議，由ietf的rfc 793說明（specified）。在簡化的計算機網路osi模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，udp是同一層內另乙個重要的傳輸協議。
2、tcp所提供服務的主要特點：（1）面向連線的傳輸；（2）端到端的通訊；（3）高可靠性，確保傳輸資料的正確性，不出現丟失或亂序；（4）全雙工方式傳輸；（5）採用位元組流方式，即以位元組為單位傳輸位元組序列；（6）緊急資料傳送功能。
3、tcp連線的建立與終止
tcp連線的建立：tcp協議通過三個報文段完成連線的建立，這個過程稱為三次握手（three-way handshake），過程如下圖所示。
tcp連線的終止：建立乙個連線需要三次握手，而終止乙個連線要經過四次握手，這是由tcp的半關閉（half-close）造成的。具體過程如下圖所示。
4、服務流程
tcp協議提供的是可靠的、面向連線的傳輸控制協議，即在傳輸資料前要先建立邏輯連線，然後再傳輸資料，最後釋放連線3個過程。tcp提供端到端、全雙工通訊；採用位元組流方式，如果位元組流太長，將其分段；提供緊急資料傳送功能。
儘管tcp和udp都使用相同的網路層（ip），tcp卻向應用層提供與udp完全不同的服務。
tcp提供一種面向連線的、可靠的位元組流服務。
面向連線意味著兩個使用tcp的應用（通常是乙個客戶和乙個伺服器）在彼此交換資料之前必須先建立乙個tcp連線。這一過程與打**很相似，先撥號振鈴，等待對方摘機說「喂」，然後才說明是誰。
在乙個tcp連線中，僅有兩方進行彼此通訊。廣播和多播不能用於tcp。
tcp通過下列方式來提供可靠性：
（1）應用資料被分割成tcp認為最適合傳送的資料塊。這和udp完全不同，應用程式產生的資料報長度將保持不變。由tcp傳遞給ip的資訊單位稱為報文段或段（segment）tcp如何確定報文段的長度。
（2）當tcp發出乙個段後，它啟動乙個定時器，等待目的端確認收到這個報文段。如果不能及時收到乙個確認，將重發這個報文段。當tcp收到發自tcp連線另一端的資料，它將傳送乙個確認。
這個確認不是立即傳送，通常將推遲幾分之一秒。
（3）tcp將保持它首部和資料的檢驗和。這是乙個端到端的檢驗和，目的是檢測資料在傳輸過程中的任何變化。如果收到段的檢驗和有差錯，tcp將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段（希望發端超時並重發）。
（4）既然tcp報文段作為ip資料報來傳輸，而ip資料報的到達可能會失序，因此tcp報文段的到達也可能會失序。如果必要，tcp將對收到的資料進行重新排序，將收到的資料以正確的順序交給應用層。
（5）既然ip資料報會發生重複，tcp的接收端必須丟棄重複的資料。
（6）tcp還能提供流量控制。tcp連線的每一方都有固定大小的緩衝空間。tcp的接收端只允許另一端傳送接收端緩衝區所能接納的資料。這將防止較快主機致使較慢主機的緩衝區溢位。
兩個應用程式通過tcp連線交換8bit位元組構成的位元組流。tcp不在位元組流中插入記錄識別符號。我們將這稱為位元組流服務（bytestreamservice）。
如果一方的應用程式先傳10位元組，又傳20位元組，再傳50位元組，連線的另一方將無法了解發方每次傳送了多少位元組。收方可以分4次接收這80個位元組，每次接收20位元組。一端將位元組流放到tcp連線上，同樣的位元組流將出現在tcp連線的另一端。
另外，tcp對位元組流的內容不作任何解釋。tcp不知道傳輸的資料字節流是二進位制資料，還是ascⅱ字元、ebcdic字元或者其他型別資料。對位元組流的解釋由tcp連線雙方的應用層解釋。
這種對位元組流的處理方式與unix作業系統對檔案的處理方式很相似。unix的核心對乙個應用讀或寫的內容不作任何解釋，而是交給應用程式處理。對unix的核心來說，它無法區分乙個二進位制檔案與乙個文字檔案。
tcp是網際網路中的傳輸層協議，使用三次握手協議建立連線。當主動方發出syn連線請求後，等待對方回答syn，ack。這種建立連線的方法可以防止產生錯誤的連線，tcp使用的流量控制協議是可變大小的滑動視窗協議。
第一次握手：建立連線時，客戶端傳送syn包（seq=x）到伺服器，並進入syn_send狀態，等待伺服器確認。第二次握手：
伺服器收到syn包，必須確認客戶的syn(ack=x+1），同時自己也送乙個syn包（seq=y），即syn+ack包，此時伺服器進入syn_recv狀態。第三次握手：客戶端收到伺服器的syn+ack包，向伺服器傳送確認包ack(ack=y+1），此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入established狀態，完成三次握手。
1、超文字傳送協議 (http-hypertext transfer protocol) 是分布式，協作式，超**系統應用之間的通訊協議。是全球資訊網（world wide web）交換資訊的基礎。它允許將超文字標記語言(html) 文件從 web 伺服器傳送到 web瀏覽器。
html 是一種用於建立文件的標記語言，這些文件包含到相關資訊的鏈結。您可以單擊乙個鏈結來訪問其它文件、影象或多**物件，並獲得關於鏈結項的附加資訊。http工作在tcp/ip協議體系中的tcp協議上。
2、http協議的主要特點：（1）支援客戶/伺服器模式；（2）簡單快速：客戶向伺服器請求服務時，只需傳送請求方法和路徑。
請求方法常用的有get、head、post。每種方法規定了客戶與伺服器聯絡的型別不同。由於http協議簡單，使得http伺服器的程式規模小，因而通訊速度很快；（3）靈活：
http允許傳輸任意型別的資料物件。正在傳輸的型別由content-type加以標記；（4）無連線：無連線的含義是限制每次連線只處理乙個請求。
伺服器處理完客戶的請求，並收到客戶的應答後，即斷開連線。採用這種方式可以節省傳輸時間；（5）無狀態：http協議是無狀態協議。
無狀態是指協議對於事務處理沒有記憶能力。缺少狀態意味著如果後續處理需要前面的資訊，則它必須重傳，這樣可能導致每次連線傳送的資料量增大。
3、請求資訊
發出的請求資訊包括以下幾個：
（1）請求行，例如get /images/logo.gif http/1.1，表示從/images目錄下請求logo.gif這個檔案。
（2）（請求）頭，例如accept-language: en
（3）空行
（4）可選的訊息體請求行和標題必須以作為結尾（也就是，回車然後換行）。空行內必須只有而無其他空格。在http/1.1協議中，所有的請求頭，除post外，都是可選的。
3、請求方法
http/1.1協議中共定義了八種方法（有時也叫「動作」）來表明request-uri指定的資源的不同操作方式：
options返回伺服器針對特定資源所支援的http請求方法。也可以利用向web伺服器傳送'*'的請求來測試伺服器的功能性。
head向伺服器索要與get請求相一致的響應，只不過響應體將不會被返回。這一方法可以在不必傳輸整個響應內容的情況下，就可以獲取包含在響應訊息頭中的元資訊。
get向特定的資源發出請求。注意：get方法不應當被用於產生「***」的操作中，例如在web app.中。其中乙個原因是get可能會被網路蜘蛛等隨意訪問。
post向指定資源提交資料進行處理請求（例如提交表單或者上傳檔案）。資料被包含在請求體中。post請求可能會導致新的資源的建立和/或已有資源的修改。
put向指定資源位置上傳其最新內容。
delete請求伺服器刪除request-uri所標識的資源。
trace回顯伺服器收到的請求，主要用於測試或診斷。
connecthttp/1.1協議中預留給能夠將連線改為管道方式的**伺服器。
方法名稱是區分大小寫的。當某個請求所針對的資源不支援對應的請求方法的時候，伺服器應當返回狀態碼405（method not allowed）；當伺服器不認識或者不支援對應的請求方法的時候，應當返回狀態碼501（not implemented）。
http伺服器至少應該實現get和head方法，其他方法都是可選的。當然，所有的方法支援的實現都應當符合下述的方法各自的語義定義。此外，除了上述方法，特定的http伺服器還能夠擴充套件自定義的方法。
三、實驗步驟
1、捕獲資料報前的準備工作：
在預設情況下，sniffer將捕獲其接入碰撞域中流經的所有資料報，但在某些場景下，有些資料報可能不是我們所需要的，為了快速定位網路問題所在，有必要對所要捕獲的資料報作過濾。sniffer提供了捕獲資料報前的過濾規則的定義，過濾規則包括2、3層位址的定義和幾百種協議的定義。定義過濾規則的做法一般如下：
（1）在主介面選擇capture→define filter選項。
（2）define filter→address，這是最常用的定義。其中包括mac位址、ip位址和ipx位址的定義。
（3）define filter→advanced，定義希望捕獲的相關協議的資料報。比如，想捕獲dns、http的資料報，那麼說首先開啟tcp選項卡，再進一步選協議；還要明確dns的資料報有些是屬於udp協議，故需在udp選項卡做類似tcp選項卡的工作，否則捕獲的資料報將不全。 如果不選任何協議，則捕獲所有協議的資料報。
（4）advanced→profiles→new，新建乙個capture。
（4）最後，需將定義的過濾規則應用於捕獲中，點選capture→select filter中選取定義的捕獲規則。
2、網路操作和捕獲資料報：
（2）選擇capture→start,啟動捕獲引擎。 sniffer可以實時監控主機、協議、應用程式、不同包型別等的分布情況。
（3）訪問**。
（4）停止sniffer捕獲包，點選capture→stop或者capture→stop and display,前者停止捕獲包，後者停止捕獲包並把捕獲的資料報進行解碼和顯示。
實驗報告 用Ethereal捕獲並分析TCP資料報
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