传输层协议分析--第1关：TCP 包基础

第1关：TCP 包基础

任务描述

本关任务：了解 TCP 数据包结构及格式，以及其具体的含义。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 理解并掌握 TCP 报文段标记的具体含义；
2. 在 Wireshark 抓包软件中分析 TCP 报文。

TCP 首部格式

• 源端口( 16 位)：通信发送方使用的端口号
• 目标端口( 16 位)：通信接收方使用的端口号
• 序列号( 32 位)：用来确保数据可靠传输的唯一值
• 确认号( 32 位)：接收方在响应时发送的数值
• 数据偏移( 4 位)：标志数据包开始的位置，TCP 头部的长度
• 标记( 12 位/ 6 位)：?SYN：(同步)发起连接的数据包：同步?SYN=1?表示这是一个连接请求或连接接受报文。?ACK：(确认)确认收到的数据包：只有当?ACK=1?时，确认号字段才有效；当?ACK=0?时，确认号无效。?RST：(重置)之前尝试的连接被关闭，(信号差，信号拥挤)：当?RST=1?时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。?FIN：(结束)连接成功，传输完毕之后，连接正在断开：用来释放一个连接，FIN=1?表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。?PSH：(推送)数据包直接发送给应用，而不是缓存起来：接收 TCP 收到?PSH=1?的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。?URG：(紧急)数据包中承载的内容应该立即由 TCP 协议栈立即进行处理：当?URG=1?时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。?CWR：(拥塞窗口减小)缓存区已满或者拥挤，通信双方都应该降低传输的速率。
• 窗口大小( 16 位)：匹配缓存区的大小
• 校验和( 16 位)：确认 TCP 数据段中的内容是否发送了变化
• 紧急指针( 16 位)：明确显示数据之前的 16 进制序列号

其中，ACK 是可能与 SYN，FIN 等同时使用的，比如 SYN 和 ACK 可能同时为 1 ，它表示的就是建立连接之后的响应， 如果只是单个的一个 SYN ，它表示的只是建立连接。（ TCP 的几次握手就是通过这样的 ACK 表现出来的）， 但 SYN 与 FIN 是不会同时为 1 的，因为前者表示的是建立连接，而后者表示的是断开连接。RST 一般是在 FIN 之后才会出现为 1 的情况，表示的是连接重置。一般地，当出现 FIN 包或 RST 包时，我们便认为客户端与服务器端断开了连接；而当出现 SYN 和 SYN＋ACK 包时，我们认为客户端与服务器建立了一个连接。

捕获从计算机到远程服务器的批量 TCP 传输

我们需要使用 Wireshark 来获取文件从计算机到远程服务器的 TCP 传输的数据包内容。首先访问一个网页，在网页上输入计算机上存储的文件名（包含 Alice in Wonderland 的 ASCII 文本），然后使用 HTTP POST 方法将文件传输到 Web 服务器（不使用 GET 方法的原因是我们希望大量数据从您的计算机传输到另一台计算机）。而在此同时，要运行 Wireshark 以获取从您的计算机发送和接收的 TCP 区段的内容。

1. 打开浏览器，在http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/alice.txt查看 Alice in Wonderland 的 ASCII 档案文件，将其保存；
2. 浏览http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/TCP-wireshark-file1.html，能得到以下内容；

1. 在此表单的"Browse..."按钮在计算机上输入包含 Alice in Wonderland 的文件名（完整路径名）。这时不用按下"Upload alice.txt file"按钮；
2. 启动 Wireshark ，开始捕获，在 Wireshark 数据包捕获选项视窗上按 OK；
3. 返回浏览器，按"Upload alice.txt file"将按钮文件上传到?gaia.cs.umass.edu?服务器。文件上传后，浏览器窗口显示一条简短的祝贺消息；
4. 停止 Wireshark 数据包捕获，Wireshark 显示内容。

抓包软件中的 TCP 分析

展开 Flags 的头，得到的信息如下：

由此我们可以得到具体的 TCP 报文信息。

操作要求

双击打开桌面上的工作区文件夹"workspace"，再打开实训文件夹"myshixun"，将查询的信息保存到文件message-1.txt。具体要求如下：

（1）打开 Wireshark ，加载实训文件夹中的tcp-ethereal-trace-1文件，并筛选出其中的"TCP"报文；

（2）展开TCP分组，查看本机使用的 IP 地址和 TCP 端口号是什么，填写到文件中；

（3）gaia.cs.umass.edu（目标网站）的 IP 地址和 TCP 端口号是什么，填写到文件中。

message-1.txt