实验三、TCP与UDP
实验目的：研究TCP与UDP的详细内容 一、TCP
我们将通过由你的计算机传输150KB的文件（包含Lewis Carrol’s的Alice’s Adventures in
Wonderland）到远方服务器的过程来跟踪并分析在TCP数据段，我们将研究TCP的序列号和确
认号在提供可靠性传输过程中的用处，将看到TCP堵塞控制算法—慢慢开始并避免堵塞，TCP接收端发布控制机制，此外，还需要考虑TCP连接的建立，并考察你的计算机和服务器TCP连接的性能（网络流通量和数据来回时间）
1.1 捕捉在你的计算机到远程服务器TCP传输中的数据块
在开始研究TCP之前，我们需要使用Wireshark来得到你的计算机到远程服务器TCP传输中
的数据块。这可以通过一个网页来输入存储在你计算机上的文件名，然后将这个文件（Alice in
Wonderlan的ASCII）通过HTTP POST方法传到Web服务器中。在这儿，之所以使用POST而不
用GET方法。是因为我们希望从一个计算机到另一个计算机中传输大的数据。我们自然也要在跟踪TCP段发送和接收过程中运行Wireshark。
按以下步骤进行实验 ? ? ?
准备一个 ASCII文本文件（文件大于10k），保存在你的计算机某个位置上。 下一步，进入http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/TCP-wireshark-file1.html. 你看到如下页面
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使用 “Browse”按钮输入文件名（全路径加文件名），这个文件包含“Alice in Wonderland”，现在暂时不要按“Upload alice.txt file”按钮。 现在启动Wireshark，并开始进行分组捕捉（Capture->Options）
返回到浏览器端。按“Upload alice.txt file”按钮，上传文件到gaia.cs.umass.edu 服务器
中，一旦文件上传完成，在浏览器窗口上将显示一条简单的祝贺信息。 ?
停止Wireshark分组捕捉，计算机上Wireshark的窗口类似下图这样。
1.2 初步查看捕捉到的跟踪信息
在对TCP连接过程进行详细分析前，首先对跟踪的信息进行高层次的浏览。首先，在
Wireshark 窗口中输入tcp（小写，别忘了输入回车）过滤所显示的分组。这样，我们看到的将是在你的计算机和gaia.cs.umass.edu之间的TCP和HTTP消息。我们应该能看到开始的三次包含SYN握手信息，也能看到发生在你的计算机与gaia.cs.umass.edu 之间发送的HTTP POST消息和一序列的HTTP持续消息。 打开Wireshark分组捕捉到的文件tcpethereal-trace-1（在
http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip 上） ，回答下列问题。 1) 传输文件到gaia.cs.umass.edu的计算机(源)的IP地址和TCP端口号是多少？为了回答这个
问题，比较容易的可能途径是选择HTTP消息且浏览用来传输HTTP消息的TCP分组的详细信息，这可以通过“details of the selected packet header window”实现（参考以前实验） 2) gaia.cs.umass.edu的IP地址是多少？在这个连接中，TCP段发送接收的端口号是多少？
如果你能够创建自己的跟踪记录，回答以下问题。 3) 传输文件到gaia.cs.umass.edu的计算机(源)的IP地址和TCP端口号是多少？
既然本实验关注TCP而不是HTTP，我们改变Wireshark的“listing of captured packets”窗口，
这样，它就能够显示包含HTTP消息的TCP段，而不是HTTP消息，要想做到这点，只需要在Wireshark上选择Analyze->Enabled Protocols，然后再HTTP选择框中不选中，最后按OK按钮，你将能看到类似以下画面。
这就是我们看到的在你计算机与gaia.cs.umass.edu之间发送一系列TCP段的情况，接下来，我们将使用已经捕捉到的分组（或者在http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wiresharktraces.zip 上的tcp-ethereal-trace-1）来研究TCP的状态。
1.3 TCP 基础部分
针对TCP段，回答下列问题。
4) 用来发起在客户机到gaia.cs.umass.edu 之间TCP连接TCP SYN段的系列号是多少？标识SYN
作为那一段是什么？
5) 为了响应SYN，由gaia.cs.umass.edu到客户端计算机发送的SYNACK系列号是多少？SYNACK段
的确认域值为多少？gaia.cs.umass.edu 怎样决定这个值？标识SYNACK段在本段中是什么段？
6) 包含HTTP POST的TCP段的序列号是多少？请注意，为了找到POST命令，我们要在位于
Wireshark底部的分组内容区的DATA域中挖掘和寻找带“POST”的内容。
7) 考察在TCP连接作为第一段包含HTTP POST的TCP段，TCP连接中的前6个段的序列号是多少？
（包括含HTTP POST的段），每个段何时发送？何时收到每个段的相应（ACK）？给出每个TCP段间发送的时间差，及何时收到段的相应，前6个段的通信来回时间（RTT）是多少？收到每个确认（ACK）后，估算出的返回时间EstimatedRTT值是多少（计算公式在课堂上给出），假设第一个段的EstimatedRTT等于测量过的RTT，根据公式计算各个字段的返回时间EstimatedRTT
注：Wireshark有一个很好的功能，这就是允许我们对每个段绘出返回时间RTT的图。在从客户端发送到服务器gaia.cs.umass.edu中“捕捉到的分组”窗口中选择TCP段，然后选择
Statistics->TCP Stream Graph->Round Trip Time Graph. 8) 前6个TCP段的长度是多少？
9) 对整个过程中用来跟踪接收发布的最小可用的缓冲空间
10) 在跟踪文件中有没有重发的段？为了回答此问题，你要（在文件中）检查什么
11) 在接收端ACK中的确认数据由多少？你能分辨出接收段是确认的其他接收段这种情况吗？ 12) TCP连接的流通率（单位时间传输的字节数）是多少？，解释你是如何计算的。
1.4 TCP堵塞控制
我们来考察从客户端到服务器单位时间传输的数据，不用再Wireshark窗口中用原始数据来在Wireshark的捕捉到的分组列表（listing of captured-packets）窗中选择一个TCP段，然后选计算，我们使用Wireshark的TCP图形工具（Time-Sequence-Graph(Stevens))来绘制数据图。 择菜单“Statistics->TCP Stream Graph-> Time-Sequence-Graph(Stevens)”我们将看到类似以下图形的画面。这个图形是在http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip的跟踪文件tcp-etherealtrace-1基础上得出的。
在上图中，每个点代表TCP 段的发送，画出段的序列号及其发送的时间，一些列点互相堆起。这代表在发送端紧跟着发送一系列分组。 二、UDP
现在，我们对UDP协议进行快速的扫描，众所周知，UDP是直接的流线型协议，因为UDP简单，本实验将快速掠过，按以下步骤进行。
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启动Wireshark的分组捕捉（按以前试验进行）
进行有关操作，使得你的主机与服务器发送和接收几个分组。（用到nslookup命令） 停止分组捕捉。设置分组嗅探器的过滤器使得Wireshark只显示发送和接收的UDP分组。 拾取一些这样的分组，并尽可能在窗口中展开这些UDP域。
在回答问题的时候，应该打印出与你要回答的问题相关的跟踪分组，在打印件上作注解来解释答案，需要打印分组的话，使用菜单File->Print，选择Selected。
1） 选择一个分组，从它出发，确定在UDP头部分有多少个域，并将这些域直接命名。 2） 从分组主体域中，确定每个分组头部域中的长度（字节数）
3） 在长度区域中的长度值是什么长度？通过 捕捉到的UDP分组来验证你的断言。 4） 包含在UDP载荷中的最大字节数是多少？ 5） 最大可能的源端口号是多少？
6） UDP的协议号是多少？同时用16进制和10进制表示（为了回答此问题，需要查找IP头部分） 7） 在Google中搜索“UDP”，确定UDP效验和计算的范围
8） 考察一对UDP分组，第一个分组由你的主机发出，第二个分组是响应第一个分组，描述这两
个分组的端口号之间的关系。
附加问题
捕捉一个小型的UDP分组，手动验证这个分组的效验和，写出所有要完成的工作和具体步骤。