计算机网络-实验三：使用网络协议分析器捕捉和分析协议数据包

一、实验目的
(1) 熟悉ethereal的使用
(2) 验证各种协议数据包格式
(3) 学会捕捉并分析各种数据包。
二、实验环境
安装了TCP/IP协议的Windows系统，包含实用的网络工具。
三、实验内容
（1）安装ethereal软件
（2）捕捉数据包，验证数据帧、IP数据报、TCP数据段的报文格式。
（3）捕捉并分析ARP报文。
（4）捕捉ping过程中的ICMP报文，分析结果各参数的意义。
（5）捕捉tracert过程中的ICMP报文，分析跟踪的路由器IP是哪个接口的
（6）捕捉并分析TCP三次握手建立连接的过程。
（7）捕捉整个FTP工作工程的协议包
对协议包进行分析说明，依据不同阶段的协议分析，画出FTP工作过程的示意图
a… 地址解析ARP协议执行过程
b. FTP控制连接建立过程
c . FTP 用户登录身份验证过程
d. FTP 数据连接建立过程
e. FTP数据传输过程
f. FTP连接释放过程（包括数据连接和控制连接）

四、实验步骤、记录和结果
（1）、捕捉数据包，验证数据帧、IP数据报、TCP数据段的报文格式。
启动Ethereal，点击菜单Capture—start，Ethereal开始捕捉网络上的数据包
在这里插入图片描述

数据帧：这条帧大小为78字节，目的MAC地址为dc f5 05 1f 3b ed,在帧的首部，占6字节，源MAC地址为f0 b4 29 64 72 d7，同样占用6个字节，0x0800说明上层协议是ip协议，占两个字节，在源MAC地址后紧随的是ip数据报，也即数据部分。再加上FCS占用4字节。
在这里插入图片描述
Ip数据报：该ip数据报的首部为20字节长，使用的是IPV4，总长度为40字节，Fragement Offset, 片偏移0个单位，生存时间为101，源ip地址为40.67.188.15，目标地址为192.168.1.219。

Source port:源端口，443。Destination port：目的端口57982。Sequence number：序列号0。Acknowledgement number：确认号0。Header Length：首部长度20。

（2）捕捉并分析ARP报文。
如需捕捉ARP数据包，要将ARP缓存先清空，用管理员权限打开命令提示符，用arp -d命令清空arp缓存。
在这里插入图片描述
用浏览器访问www.gzhu.edu.cn, 捕捉到ARP报文

ARP 报文被封装在以太网帧的头部中传输，如图所示，是ARP 请求报文头部格式。根据ARP 报文格式知道，所抓报文所在的硬件类型是以太网；协议类型是ip协议；硬件地址长度为6 字节；协议地址长度为4 字节。

（3）捕捉ping过程中的ICMP报文，分析结果各参数的意义。
先运行抓包程序，在命令行模式下输入“ ping www.gzhu.edu.cn”
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ping 结束后，停止抓包程序，并在ethereal中的“ Filter”域中输入关键字“ICMP”，点击“ Apply ”按钮，将非ICMP 数据包过滤掉。

Source：源ip地址是192.168.108.41，Destination：目标地址是58.205.213.52。查看数据包内容窗口中的“ Internet Control Message Protocol”，可以看到该ICMP 数据包的协议类型为8(Echo （ping）request)，为请求类型，如果是回复类型则为8(Echo （ping）reply)。
代码为0(Code 0)，表明是一个ICMP 请求所指定的目的IP 地址。
Sequence number：序列号，checksum：校验和。

（4）捕捉tracert过程中的ICMP报文，分析跟踪的路由器IP是哪个接口的
在这里插入图片描述
如下图所示，每个报文发三次，前面三个的time to live都为1,再下去三个为2，依次类推。

tracert命令依靠ICMP协议来实现的，数据报从路由器发出之后。每经过一个路由器，便会在该数据报的选项字段中增加该路由器的地址信息。当这条信息到达目的主机的时候，便会生成一条新的ICMP数据报，这个数据报记录了刚才所经过的路由信息，返回给源主机，这样源主机就知道了刚才所经过的路由信息。由上图可得路由器的端口为137。

（5）捕捉并分析TCP三次握手建立连接的过程。
打开ethereal，启动抓包程序，然后打开浏览器，进入www.gzhu.edu.cn。结束后，停止抓包程序，并在ethereal中的“ Filter”域中输入关键字设置过滤条件ip.addr== 58.205.213.52 and tcp 。
第一次握手：本机向目的地址发出连接请求，同步位SYN=1，初始序号seq=0（随机/默认）。如下图
在这里插入图片描述

第二次握手：目的主机收到请求连接的报文，同意连接，ACK（确认）等于第一次握手中的SYN的seq+1，则ACK=1，此时seq=0（随机/默认）。如下图
在这里插入图片描述
第三次握手：本机收到目的主机的同意连接的报文，给目的主机回复确认收到的信息。ACK置1，ACK等于第二次握手中的SYN，ACK的seq+1，则ACK=1，seq等于第一次的值加一，则seq=1。如下图

（6）捕捉整个FTP工作工程的协议包
对协议包进行分析说明，依据不同阶段的协议分析，画出FTP工作过程的示意图

先搭建FTP服务器，选用一台电脑作为FTP服务器，客户端的在同一局域网内的任意电脑都可以，这里我用虚拟机实现。（我这里的是一些主要步骤，想要更详细的话可以去网上查）

打开控制面板->程序->启动或关闭window功能->勾选FTP服务器
在这里插入图片描述

之后打开IIS管理器，添加FTP站点

输入本机的ip地址，设置权限，FTP服务器就搭建完成了。
这时同一局域网下的主机就可以在浏览器输入ftp:// +ip地址来访问文件。
搭建服务器需要关闭防火墙

a… 地址解析ARP协议执行过程
1、根据客户端上的ARP缓存内容检查TCP服务器的MAC地址
2、如果客户端在缓存中找不到映射，将会发送ARP请求帧广播到本地上所有主机
3、TCP服务器确定请求帧的IP地址与自己的IP地址匹配，将客户端的IP地址和MAC地址添加到ARP缓存
4、TCP将客户端MAC地址发回客户端
5、客户端收到TCP的ARP回复，更新ARP缓存
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b. FTP控制连接建立过程
主机A 向B 发送请求. 主机B 接受请求发回信息,FTP 建立。三次握手建立连接。
端口58175为本机的一个随机端口，21为FTP的控制连接的端口
源地址192.168.1.232为FTP客户端，目的地址192.168.1.219为FTP服务器端
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c . FTP 用户登录身份验证过程

d. FTP 数据连接建立过程

主机的数据连接端口是随机端口号加一，变成50515，服务器数据连接端口为57898， TCP三次握手建立连接

e. FTP数据传输过程

(1)LIST列举目录中的所有文件
(2)125服务器：开始传输
(3)226 传输完成
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f. FTP连接释放过程（包括数据连接和控制连接）

先释放数据链接再释放控制链接

FTP工作过程的示意图
在这里插入图片描述
首先FTP Client发起对FTP Server的连接建立。FTP Client将利用公开的FTP Server 的熟知端口号，请求连接建立。第一阶段建立的是控制连接（control connection），FTP Server控制连接的熟知端口号为21。控制连接用与发送FTP命令，接收FTP Server的应答。在控制连接之后，将进入建立数据传输连接阶段。FTP Server熟知数据传输连接端口号为20。在数据传输连接建立之后，FTP Client就可以从FTP Server下载或上传文件了。