实验六TCP 报文段的格式及协议分析
【实验目的】
1、分析 TCP 报文段的格式；
2、了解 TCP 报文段首部结构以及各个字段的内容及其作用；
3、通过观察 TCP 协议的交互掌握TCP 连接建立、数据传输、连接释放的过程。
【实验内容】
1、分析 TCP 报文段的结构，熟悉各个字段的内容、功能、格式和取值范围；
2、编辑 TCP 报文段首部各字段的内容；
3、单个或批量发送已经编辑好的TCP 报文段；
4、分析 TCP 协议的交互过程。
【实验原理】
TCP 是 TCP/IP 体系中面向连接的运输层协议，提供全双工的和可靠交付的服务。
TCP 报文段的格式如下图所示：
32 bit
源端口目的端口
TCP
首部数据
偏移
序号
确认号20 字节保留
U A P R S F
窗口
R C S S Y I
G K HTNN
检验和紧急指针
选项和填充
数据
源端口和目的端口：各占 2 个字节，是运输层与应用层的服务接口。
序号：占 4 个字节。
TCP 连接传送的数据流中的每一个字节都被编上一个序号。
首部中序
号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
确认号：占 4 个字节，是期望收到对方下一个报文段的数据的第一个字节的序号。
数据偏移：占 4 bit，它指出报文段的数据起始处距离TCP 报文段的起始处有多远。
实际上
就是 TCP 报文段首部的长度。
保留：占 6 bit ，保留为今后使用。
紧急比特 URG ：当 URG=1 时，表明紧急指针有效。
它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送。
确认比特 ACK ：ACK=1 时确认号字段才有效， ACK=0 时确认号字段无效。
推送比特 PUSH ：接收方接收到 PUSH=1 的报文段时会尽快的将其交付给接收应用进程， 而
不再等到整个接收缓存都填满后再向上交付。
复位比特 RST ：当 RST=1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错，必须释放连接。
复位比特还 用来拒绝一个非法的报文段或拒绝打开一个连接。
同步比特 SYN ：在连接建立时用来同步序号。
当 SYN=1 而 ACK=0 时，表明这是一个连接
请求报文段。
对方若同意建立连接， 应在响应的报文段中使
SYN=1 和 ACK=1 。
因此，SYN=1
就表示这是一个连接请求或连接接收报文。
终止比特 FIN ：当 FIN=1 时，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。
窗口：占 2 个字节，用来控制对方发送的数据量，单位是字节，指明对方发送窗口的上限。
校验和： 占 2 个字节， 校验的范围包括首部和数据两个部分， 计算校验和时需要在报文段前
加上 12 字节的伪首部。
紧急指针：占
2 个字节，指出本报文段中紧急数据最后一个字节的序号。
只有当紧急比特
URG=1 时才有效。
选项：长度可变。
TCP 只规定了一种选项， 即最大报文段长度
MSS (Maximum Segment Size)。
TCP 连接建立的过程如下图所示：
主机
A
主机 B
主动打开
SY
N , S EQ = x 被动打开
SYN , S E Q = y , A
CK = x
1
确认
确认
A CK = y
1
TCP 连接释放的过程如下图所示：
主机 A
主机 B
应用进程 F
IN , SEQ = x
通知主机 释放连接
应用进程
A C K = x 1
FIN , SEQ = y
, A CK
= x + 1
应用进程
释放连接
A CK = y 1
【实验步骤】
练习一：分析TCP 报文段的格式
1、运行报文仿真编辑器；
2、单击工具栏上的“新建报文”按钮，在弹出的“新建报文” 对话框中选择报文类型为“TCP”，
单击“确定”按钮，报文仿真编辑器自动构造一个TCP 报文段；
3、也可以通过单击工具栏上“打开”按钮，选择安装目录下Data 目录中报文仿真编辑器
存档文件： tcp.pef，报文仿真编辑器显示预存的TCP 报文段；
4、选中报文列表框中的一条记录，报文仿真编辑器中间部分自动显示此条报文记录的协议
结构树；
5、选中协议结构树中的“TCP 首部”结点，报文仿真编辑器右侧部分自动显示当前TCP
报文段首部各个字段的内容；
6、查看 TCP 报文段首部中各个字段的结构和内容，分析各个字段的含义。
练习二：编辑TCP 报文段格式中的字段内容
1、在报文仿真编辑器的右侧修改TCP报文段的各个字段的内容；
2、单击“保存”按钮；
3、查看修改后的字段内容。
练习三：发送和接收TCP 报文段序列
1、运行报文解析器；
2、单击报文解析器工具栏上的“开始捕获”按钮，报文解析器开始捕获数据报；
3、单击报文仿真编辑器工具栏上的“发送报文”按钮，报文仿真编辑器弹出“发送成功”
对话框；
4、单击报文解析器工具栏上的“停止捕获”按钮，在报文解析器左侧报文列表框中查看
所接收到的报文仿真编辑器发出的报文；
5、选中其中一条报文记录，报文解析器中间部分自动显示此条报文记录的协议结构树，
比较是否与发送的报文相同。
练习四： TCP 协议分析
1、单击报文仿真编辑器工具栏上的“打开”按钮，选择安装目录下Data
目录中报文仿真编辑器存档文件：tcp.pef ，报文仿真编辑器显示预存的TCP 报文段；
2、单击报文解析器工具栏上的“开始捕获”按钮，报文解析器开始捕获数据报；
3、单击报文仿真编辑器工具栏上的“发送报文”按钮，报文仿真编辑器弹出“发送成功”
对话框，发送出报文列表框中的报文；
4、可以看到报文解析器接收到报文仿真编辑器发出的报文，单击报文解析器工具栏上的
“停止捕获”按钮，停止捕获报文；
5、单击工具栏上的“协议分析”按钮，报文解析器弹出协议分析对话框。
在“协议”下拉
列表中选择“ TCP”，对话框下部的列表框中显示存在的TCP 连接。
选择一个 TCP 连接，单击“确定”按钮；
6、报文解析器左侧的报文列表中显示这一次TCP 连接中所有的报文，右侧以图形的方式显
示该 TCP 连接的交互过程。
选中左侧报文列表中的一条记录，报文解析器中部显示该报文的协议结构树，右侧的协议交互图中以蓝色突出显示该TCP 报文段；
7、在左侧的报文列表中选择不同的TCP 报文段，观察协议交互的进行过程，以及TCP 首
部各个字段值的变化。
【实验报告要求】
1．记录实验数据
发送成功：
接收：
2.分析实验结果
MAC 帧首部
目的地址： 00-24-81-1A-A8-B0
源地址： 00-24-81-1A-A8-48
类型： IP
IP 首部
版本： 4
首部长度： 20 字节
服务类型： 0
总长度： 46
标识： 73
DF：0
MF：0
片偏移： 0
生存时间： 128
协议： 6
首部校验和： 14420
源地址： 129.9.0.14
目的地址： 129.9.0.15
TCP 首部
源端口： 1063
目的端口： 69
序号： 88888888
确认号： 99999999
数据偏移： 20 字节
URG： 0
ACK：1
PSH：0
RST：0
SYN：0
FIN ：0
窗口： 17520
校验和： 45264
紧急指针： 0
（16 进制显示框）
其中 :
第一行前 12 个字节为协议MAC 帧首部中的目的硬件地址和源地址
“类型： IP”对应值为08 00
3．未知数据包的分析
本部分通过 Sniffer 软件捕获本机所在计算机网络中的未知数据包，要求对所捕获的数据包进行分析。
数据包一如下（下图截取了该数据包16 进制表中的前10 行）：
未知数据包二的 16 进制值
分析上述捕获的数据包为一个
什么协议 的请求报文。
答：分析如下：
第一行前 12 个字节为协议
MAC 帧首部中的目的地址
00-00-5e-00-01-17 和源地址
00-03-47-bb-af-12。
紧随其后的两个字节“
08 00”是 MAC 帧首部中的类型字段，标识从上层接收到什么
类型的协议， “ 08 00
IP
类型的数据报。
”表示从上层收到的是 则接下来的数据就代表该数据报的内容。
“ ”表示硬件类型为以太网，
45 00
IP
“ 08 00
类型， ”表示采用的协议类型为
综上得出，该数据包为一个 TCP 的请求报文。