计算机网络实验（Wireshark 实验）

数据链路层

实作一 熟悉 Ethernet 帧结构

使用 Wireshark 任意进行抓包，熟悉 Ethernet 帧的结构，如：目的 MAC、源 MAC、类型、字段等。

问题

你会发现 Wireshark 展现给我们的帧中没有校验字段，请了解一下原因

校验字段被过滤了,在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。
如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件，如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进一步处理。
这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据。

实作二 了解子网内/外通信时的 MAC 地址

ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可使用 icmp 关键字进行过滤以利于分析），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？

然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？

发出帧源MAC地址：24:31:54:35:d1:ae
返回帧源MAC地址：1c:1b:b5:92:b1:7f
这个地址是本主机所在子网的网关MAC地址

再次 ping www.cqjtu.edu.cn （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址又是多少？这个 MAC 地址又是谁的？

发出帧源MAC地址：24:31:54:35:d1:ae
返回帧源MAC地址：1c:1b:b5:92:b1:7f
这个地址是本主机所在子网的网关MAC地址

问题

通过以上的实验，你会发现：访问本子网的计算机时，目的 MAC 就是该主机的 访问非本子网的计算机时，目的 MAC 是网关的
请问原因是什么？

当子网想要跨网通信，则需通过网关，处于同一子网中进行通信，不需要经过网关。

实作三 掌握 ARP 解析过程

为防止干扰，先使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存

ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤），查看 ARP 请求的格式以及请求的内容，注意观察该请求的目的 MAC 地址是什么。再查看一下该请求的回应，注意观察该回应的源 MAC 和目的 MAC 地址是什么。

arp请求为Who has 192.168.43.65? Tell 192.168.43.1
回复的为本机的MAC地址

再次使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存
然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤）。查看这次 ARP 请求的是什么，注意观察该请求是谁在回应。

1、先运行：netsh i i show in 找到正在使用的网卡idx号
2、解绑ARP：netsh -c i i delete neighbors 9
命令的效果等同与arp -d

问题

通过以上的实验，你应该会发现，
ARP 请求都是使用广播方式发送的
如果访问的是本子网的 IP，那么 ARP 解析将直接得到该 IP 对应的 MAC；如果访问的非本子网的 IP， 那么 ARP 解析将得到网关的 MAC。请问为什么？

ARP代理，访问非子网IP时是通过路由器访问的，路由器再把发出去，目标IP收到请求后，再通过路由器端口IP返回去，那么ARP解析将会得到网关的MAC

网络层

实作一 熟悉 IP 包结构

使用 Wireshark 任意进行抓包（可用 ip 过滤），熟悉 IP 包的结构，如：版本、头部长度、总长度、TTL、协议类型等字段。

问题

为提高效率，我们应该让 IP 的头部尽可能的精简。但在如此珍贵的 IP 头部你会发现既有头部长度字段，也有总长度字段。请问为什么？

便于传输时的识别IP总长度，节省时间，当长度超过1500B时就会被返回链路层进行分段，从而使得效率提高。

实作二 IP 包的分段与重组

根据规定，一个 IP 包最大可以有 64K 字节。但由于 Ethernet 帧的限制，当 IP 包的数据超过 1500 字节时就会被发送方的数据链路层分段，然后在接收方的网络层重组。
缺省的，ping 命令只会向对方发送 32 个字节的数据。我们可以使用 ping 202.202.240.16 -l 2000 命令指定要发送的数据长度。此时使用 Wireshark 抓包（用 ip.addr == 202.202.240.16 进行过滤），了解 IP 包如何进行分段，如：分段标志、偏移量以及每个包的大小等

问题

分段与重组是一个耗费资源的操作，特别是当分段由传送路径上的节点即路由器来完成的时候，
所以 IPv6 已经不允许分段了。那么 IPv6 中，如果路由器遇到了一个大数据包该怎么办？

IPv6中分段只能在源与目的地上执行，不能在路由器上进行。当数据包过大时，路由器就会直接丢弃该数据包包，
并向发送端发回一个"分组太大"的ICMP差错报文，之后发送端就会使用较小长度的IP数据报重发数据。

实作三 考察 TTL 事件

在 IP 包头中有一个 TTL 字段用来限定该包可以在 Internet上传输多少跳（hops），一般该值设置为 64、128等。
在验证性实验部分我们使用了 tracert 命令进行路由追踪。其原理是主动设置 IP 包的 TTL 值，从 1 开始逐渐增加，直至到达最终目的主机。
请使用 tracert www.baidu.com 命令进行追踪，此时使用 Wireshark 抓包（用 icmp 过滤），分析每个发送包的 TTL 是如何进行改变的，从而理解路由追踪原理。


Tracert 先发送 TTL 为 1 的回应数据包，并在随后的每次发送过程将 TTL 递增 1，直到目标响应或 TTL 达到最大值，从而确定路由。

传输层

实作一 熟悉 TCP 和 UDP 段结构

用 Wireshark 任意抓包（可用 tcp 过滤），熟悉 TCP 段的结构，如：源端口、目的端口、序列号、确认号、各种标志位等字段。

源端口：443
目的端口：62484
序列号：33686
确认号：1151

用 Wireshark 任意抓包（可用 udp 过滤），熟悉 UDP 段的结构，如：源端口、目的端口、长度等。

源端口号：512542
目的端口号：8000
长度：52

问题

由上大家可以看到 UDP 的头部比 TCP 简单得多，但两者都有源和目的端口号。请问源和目的端口号用来干什么？

源端口就是本机程序用来发送数据的端口，目的端口就是对方主机用哪个端口接收。
端口的作用就是用来唯一标识这个进程。

实作二 分析 TCP 建立和释放连接

打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用 tcp 过滤后再使用加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间使得能够捕获释放连接的包。

请在你捕获的包中找到三次握手建立连接的包，并说明为何它们是用于建立连接的，有什么特征。

请在你捕获的包中找到四次挥手释放连接的包，并说明为何它们是用于释放连接的，有什么特征。

问题一

去掉 Follow TCP Stream，即不跟踪一个 TCP 流，你可能会看到访问 qige.io 时我们建立的连接有多个。请思考为什么会有多个连接？作用是什么？

有多个连接相当于开辟了多个传输通道，实现了多个用户进行访问，对业务频率不高的场合，节省通道的使用，不让其长期占用通道，加快传输数据的速度。

问题二

我们上面提到了释放连接需要四次挥手，有时你可能会抓到只有三次挥手。原因是什么？

因为将第二次、第三次挥手发出的包合并为了一个

应用层

实作一 了解 DNS 解析

先使用 ipconfig /flushdns 命令清除缓存，再使用 nslookup qige.io 命令进行解析，同时用 Wireshark 任意抓包（可用 dns 过滤）。你应该可以看到当前计算机使用 UDP，向默认的 DNS 服务器的 53 号端口发出了查询请求，而 DNS 服务器的 53 号端口返回了结果。
可了解一下 DNS 查询和应答的相关字段的含义

实作二 了解 HTTP 的请求和应答

打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用http 过滤再加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间以将释放连接的包捕获。

请在你捕获的包中找到 HTTP 请求包，查看请求使用的什么命令，如：GET, POST。并仔细了解请求的头部有哪些字段及其意义。

Host：初始URL中的主机和端口。
Accept：浏览器可接受的MIME类型。
POST:请求的方式，其中包括URI和版本

请在你捕获的包中找到 HTTP 应答包，查看应答的代码是什么，如：200, 304, 404 等。并仔细了解应答的头部有哪些字段及其意义。

200 OK 一切正常，对GET和POST请求的应答文档跟在后面。
304 Not Modified 客户端有缓冲的文档并发出了一个条件性的请求（一般是提供If-Modified-Since头表示客户只想比指定日期更新的文档）。服务器告诉客户，原来缓冲的文档还可以继续使用。
400 Bad Request 请求出现语法错误。
404 Not Found 无法找到指定位置的资源。这也是一个常用的应答，

问题

刷新一次 qige.io 网站的页面同时进行抓包，你会发现不少的 304 代码的应答，这是所请求的对象没有更改的意思，让浏览器使用本地缓存的内容即可。
那么服务器为什么会回答 304 应答而不是常见的 200 应答？

页面响应时有返回Etag数据，但请求时没有携带If-None-Match信息，所以导致同一个页面每次刷新都是200状态码，而不是304。