网络协议分析课程设计-web流量分析

网络协议分析与仿真课程设计报告

网络流量分析

一、 课程设计目的

加深对IP、DSN 、TCP、UDP、HTTP等协议的理解；

掌握流量分析工具的使用，学习基本的流量分析方法。

二、 课程设计内容

流量分析

工具：Wireshark（Windows或Linux），tcpdump（Linux）

要求：使用过滤器捕获特定分组；用脚本分析大量流量数据（建议用perl）。

内容：Web流量分析

清除本机DNS缓存，访问某一网站主页，捕获访问过程中的所有分组，分析并回答下列问题（以下除1、3、8、11外，要求配合截图回答）：

（1） 简述访问web页面的过程。

（2） 找出DNS解析请求、应答相关分组，传输层使用了何种协议，端口号是多少所请求域名的IP地址是什么

（3） 统计访问该页面共有多少请求IP分组，多少响应IP分组（提示：用脚本编程实现）

（4） 找到TCP连接建立的三次握手过程，并结合数据，绘出TCP连接建立的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及SYN\ACK的设置。

（5） 针对（4））中的TCP连接，该TCP连接的四元组是什么双方协商的起始序号是什么TCP连接建立的过程中，第三次握手是否带有数据是否消耗了一个序号 （6） 找到TCP连接的释放过程，绘出TCP连接释放的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及FIN\ACK的设置。

（7） 针对（5）中的TCP连接释放，请问释放请求由服务器还是客户发起FIN报文段是否携带数据，是否消耗一个序号FIN报文段的序号是什么为什么是这个值

（8） 在该TCP连接的数据传输过程中，找出每一个ACK报文段与相应数据报文段的对应关系，计算这些数据报文段的往返时延RTT（即RTT样本值）。根据课本200页节内容，给每一个数据报文段估算超时时间RTO。（提示：用脚本编程实现）

（9） 分别找出一个HTTP请求和响应分组，分析其报文格式。参照课本243页图6-12，在截图中标明各个字段。

（10） 访问同一网站的不同网页，本次访问中的TCP连接是否和上次访问相同（与上次页面访问时间间隔不能过长，可连续访问，分别分析。）

（11） 请描述HTTP协议的持续连接的两种工作方式。访问这些页面（同一网站的不同页面）的过程中，采用了哪种方式（参考课本241页）

三、 设计与实现过程

1.简述访问web页面的过程。

1.浏览器分析链接指向页面的url

2.浏览器向dns请求解析url的ip地址

3.Dns解析出ip地址

4.浏览器与服务器建立tcp连接（ip地址，端口80）

5.浏览器发出取文件命令

6.服务器给出响应，将指定文件发给浏览器 7.释放tcp连接

8.浏览器显示文件内容

2.找出DNS解析请求、应答相关分组，传输层使用了何种协议，端口号是多少所请求域名的IP地址是什么

访问

请求分组

应答分组

由上可知：传输层使用了udp协议，本机端口号57949，服务器端口号： 53

由下可知：的ip地址为统计访问该页面共有多少请求IP分组，多少响应IP分组（提示：用脚本编程实现）

1.过滤：

2.将数据导出到文件中 3.执行下面脚本

echo | grep "No." | wc -l

统计出共有66个请求包

4.同理可得共有66个应答包

4.找到TCP连接建立的三次握手过程，并结合数据，绘出TCP连接建立的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及SYN\ACK的设置。

1.过滤

2.三次握手包如下：

3.绘图如下：

5.针对（4）中的TCP连接，该TCP连接的四元组是什么双方协商的起始序号是什么TCP连接建立的过程中，第三次握手是否带有数据是否消耗了一个序号 1.该tcp连接的四元组为：本机 IP： 端口：80，

目的IP： 端口：2141

2.第三次握手包的len为0，没有携带数据

3.第四个包的seq与第三次握手报的seq相同为1，没有消耗序号。

6.找到TCP连接的释放过程，绘出TCP连接释放的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及FIN\ACK的设置。

情况一（谷歌浏览器）：

1.过滤：

2.找到fin包如下图：

3.绘图如下：

情况二（用IE浏览器）：

1.过滤：

2.找到fin包如下图：

3.绘图如下：

7.针对（5）中的TCP连接释放，请问释放请求由服务器还是客户发起FIN报文段是否携带数据，是否消耗一个序号FIN报文段的序号是什么为什么是这个值

1.释放连接是由服务器发起的，FIN报文段不携带数据。(len=0)

2.消耗一个序号(138124->138125）

报文段的序号是138124，因为前一个包对方给出的Ack数值是138124.

也就是说138124以前的数据包正确到达，FIN包从138124序号开始。

8.在该TCP连接的数据传输过程中，找出每一个（客户）发送的报文段与其ACK报文段的对应关系，计算这些数据报文段的往返时延RTT（即RTT样本值）。根据课本200页节内容，给每一个数据报文段估算超时时间RTO。（提示：用脚本编程实现）

公式：报文段的往返时间RTT（Round-Trip Time）

新的RTTs =（1-a）*（旧的RTTs）+ a*（新的RTT样本值）

新的RTTD = （1-b）*(旧的RTTD) + b*| RTTs – 新的RTT样本|

超时重传时间RTO = RTTs + 4 * RTTD; 1.过滤：

2.导出到文件中

3.脚本编程如下：

#!/bin/bash

rtts=0

rttd=0

temp=0

rto=0

cat | grep "The RTT to ACK the segment was:" |cut -d':' -f 2 |cut -d' ' -f 2| while

read rtt

do

rtts=`echo "*$rtts + *$rtt" | bc`

temp=`echo "$rtts - $rtt" | bc | tr -d -`

rttd=`echo "*$rttd + *$temp" | bc`

rto=`echo "4*$rttd + $rtts" | bc`

echo $rtt $rto >>

Done

4.运行结果

RTT RTO

9.分别找出一个HTTP请求和响应分组，分析其报文格式。参照课本243页图6-12，在截图中标明各个字段。

请求字段

应答字段

10.访问同一网站的不同网页，本次访问中的TCP连接是否和上次访问相同（与上次页面访问时间间隔不能过长，可连续访问，分别分析。）

情况一：短时间

1.过滤：

2.在相同的tcp流中查找到了两条不同的GET网页

分别为西邮主页和“西邮机构设置”网页，由于两个网页在同一个网站中，所以在同一个tcp连接中。（截图如下）

情况二：长时间

1.过滤：

2.在相隔了个time段后，前3个包是一个tcp连接，第四个是另一个tcp连接。如下图所示。

原因：http/使用了持续连接,在发送响应一段时间后任然保持连接,当继续访问当前服务器其他资源时,不用建立新连接.

11.请描述HTTP协议的持续连接的两种工作方式。访问这些页面（同一网站的不同页面）的过程中，采用了哪种方式（参考课本241页）

1.非流水线方式：客户在收到前一个响应之后才能发出下一个请求。

2.流水线方式：客户在受到HTTP响应报文之前就能够接着发送新的报文请求。

流水线工作方式使TCP连接中的空闲时间减少，提高了传输效率 访问这些页面（同一网站的不同页面）的过程中，采用了流水线的方式，在同一网站上的不同引用对象，可以进行连续的请求，不一定非要等到确认报文。

如图是连续请求的截图.

四、 设计技巧及体会

1、书上讲的理论在实际应用中会有所变化，例如tcp的四次挥手，在实际抓包中抓到的还有一种rst包。经过分析，是不同浏览器实现方法不同。

2、在机子上抓到好多黑底红字的包，最后解决方法是wireshark中有关网卡设置的问题。如下图所示：