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