网络层协议分析与模拟

计算机网络实验指导书-TCP协议分析及应用层命令实验指导教师：韩家伟孙玉钰实验4TCP报文段分析及应用层命令实验1．实验目的1．掌握使用IRIS工具对TCP与UDP协议进行抓包分析的方法。

2．掌握TCP协议的报文格式及其优缺点。

3．熟悉应用层命令。

2．实验设备与环境1．Iris网络分析软件2．网络数据包捕获3．捕获TCP报文段并分析（一）实验内容1．启动网络嗅探工具，设置好过滤条件，捕获UDP用户数据报和TCP报文段。

2．分析UDP与TCP协议。

（二）TCP协议实验指导传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)是一种可靠的面向连接的传送协议。

它在传送数据时是分段进行的，主机之间交换数据必须建立一个会话。

它用比特流通信，即数据被作为无结构的字节流。

通过每个TCP传输的字段指定顺序号，以获得可靠性。

它是在OSI参考模型的第4层，TCP是使用IP的网际间互联功能而提供可靠的数据传输，IP不停地把报文放到网络上，而TCP负责确信报文到达。

在协同IP的操作中TCP负责握手过程、报文管理、流量控制、错误检测和处理(控制)，并根据一定的编号顺序对非正常顺序的报文给予重新排列顺序。

TCP是面向连接的协议。

在面向连接的环境中，开始传输数据之前，在两个终端之间必须先建立一个连接。

对于一个要建立的连接，通信双方必须用彼此的初始化序列号seq和来自对方成功传输确认的应答号ack(指明希望收到的下一个八位组的编号)来同步，习惯上将同步信号写为SYN，应答信号写为ACK。

整个同步的过程称为三次握手，如图4-1所示。

图4-1 TCP连接的建立对于一个已经建立的连接，TCP使用四次握手来结束通话（使用一个带有FIN附加标记的报文段）。

如图4-2所示。

图4-2 TCP连接的释放TCP每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。

只要计时器设置的重传时间到期，但还没有收到确认，就要重传这一报文段。

实验二 Wireshark的使用与PackerTracer的使用实验目的：掌握网络协议分析软件Wireshark的常用操作和网络模拟器PackerTracer的常用操作。

实验环境：计算机若干、直通双绞线若干、小型非管理交换机10台。

实验步骤：1、配置对等局域网2、Wireshark的使用（1）启动系统。

点击“Wireshark”图标，将会出现如图1 所示的系统界面。

图1 Wireshark 系统界面其中“俘获(Capture)”和“分析(Analyze)”是Wireshark 中最重要的功能。

(2) 分组俘获。

点击“Capture/Interface”菜单，出现如图2 所示界面。

图2 俘获/接口界面如果该机具有多个接口卡，则需要指定希望在哪块接口卡俘获分组。

点击“Options”，则出现图3 所示的界面。

图3 俘获/接口/选项界面在该界面上方的下拉框中将列出本机发现的所有接口；选择一个所需要的接口；也能够在此改变俘获或显示分组的选项。

此后，在图2 或者图3 界面中，点击“Start(开始)”，Wireshark 开始在指定接口上俘获分组，并显示类似于图4 的界面。

当需要时，可以点击“Capture/Stop” 停止俘获分组，随后可以点击“File/Save”将俘获的分组信息存入踪迹(trace)文件中。

当需要再次俘获分组时，可以点击“Captuer/Start”重新开始俘获分组。

(3) 协议分析。

系统能够对Wireshark 俘获的或打开的踪迹文件中的分组信息(用File/Open 功能)进行分析。

如图4 所示，在上部“俘获分组的列表”窗口中，有编号(No)、时间(Time)、源地址(Source)、目的地址(Destination)、协议(Protocol)、长度(Length)和信息(Info) 等列(栏目)，各列下方依次排列着俘获的分组。

中部“所选分组首部的细节信息”窗口给出选中协议数据单元的首部详细内容。

实践三⽹络嗅探与协议分析⽹络嗅探与协议分析1. 每个⼈找⼀个抓包软件，分析其功能，设计的模块等，着重使⽤和分析，不建议⽤wireshark，编译过程可能⽐较难，也可挑战（1）⾸先我们要清楚抓包的原理。

⽹络数据包捕获的原理：以太⽹（Ethernet）具有共享介质的特征，信息是以明⽂的形式在⽹络上传输，当⽹络适配器设置为监听模式（混杂模式，Promiscuous）时，由于采⽤以太⽹⼴播信道争⽤的⽅式，使得监听系统与正常通信的⽹络能够并联连接，并可以捕获任何⼀个在同⼀冲突域上传输的数据包。

winpcap抓包原理：WinPcap 包括三个部分：NPF(Netgroup Packet Filter)、packet.dll和Wpcap.dll。

packet.dll直接映射了内核的调⽤。

Wpcap.dll提供了更加友好、功能更加强⼤的函数调⽤。

WinPcap的优势是提供了⼀套标准的抓包接⼝，与libpcap兼容，可使得原来许多UNIX平台下的⽹络分析⼯具快速移植过来便于开发各种⽹络分析⼯具，充分考虑了各种性能和效率的优化，包括对于NPF内核层次上的过滤器⽀持，⽀持内核态的统计模式，提供了发送数据包的能⼒。

（2）其次，我们需要清楚经典的ISO/OSI参考模型与TCP/IP模型（3）最后我们来分析我找到的⼀个基于winpcap的抓包⼯具winpcap(windows packet capture)是windows平台下⼀个免费，公共的⽹络访问系统。

我们常⽤的wireshark软件是基于winpcap的，winpcap可直接开发基于⽹络底层协议的应⽤程序。

本程序设计流程1、由于winpcap是基于⽹卡的数据获取，所以先获取正确的⽹卡2、打开选择的⽹卡设备3、启动抓包相关接⼝介绍1、int pcap_findalldevs(pcap_if_t **, char *);//获取所有⽹络设备，保存于pcap_if_t 指向的内存空间2、void pcap_freealldevs(pcap_if_t *); // 清空所有⽹络设备3、pcap_t *pcap_open(const char *source, // 获取的设备名int snaplen, //要捕捉的数据包的部分int flags, // 模式int read_timeout,// 超时时间struct pcap_rmtauth *auth, // 远程机器验证char *errbuf);// 错误缓冲池4、void pcap_close(pcap_t *);//关闭设备5、pcap_compile(pCap, &fcode, filter, 1, NetMask)6、pcap_setfilter(pCap, &fcode)// 设置过滤规则7、int pcap_next_ex(// 从interface或离线记录⽂件获取⼀个报⽂pcap_t *,struct pcap_pkthdr **, // 报⽂头，包含mac地址const u_char **);//报⽂内容具体分析⽹卡选择AdapaterSelection.cpp⽂件中OnInitDialog()⽤于选择⽹卡功能的实现m_pDev变量定位获取到的⽹卡名称，如下pcap_if_t* CAdapaterSelection::getDevice(){if(m_pDev == NULL)return NULL;return m_pDev;}HTREEITEM是树中节点的句柄，也就是⼀个DWORD值，在树中唯⼀标识⼀个节点。

物联网的架构和协议分析随着科技的不断发展，物联网（Internet of Things）概念也越来越广泛地应用于现实生活中。

物联网的应用场景非常广泛，如智能家居、智能交通、智能医疗等等。

但是，对于大多数人而言，物联网还是一个比较陌生的概念，今天本文就来为大家介绍物联网的架构和协议分析。

一、物联网的架构物联网的架构分为三层：感知层、网络层和应用层。

1. 感知层感知层，又称物理层或数据采集层，是物联网的最底层。

它主要负责采集物理世界中的各种数据并将这些数据传输到网络层。

感知层中的设备包括各种传感器、执行器、RFID读写器、智能终端等等，这些设备都可以通过网络进行连接和控制。

2. 网络层网络层，又称传输层或数据交换层，是物联网的中间层。

它主要负责物联网内部各个设备之间的通讯和数据传输。

网络层中可以包括各种设备，如路由器、网关、交换机等等，这些设备可以通过各种传输方式进行连接，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等。

3. 应用层应用层，又称业务层或应用平台层，是物联网的最高层。

它主要负责将采集到的数据进行处理、分析和展示。

应用层中的设备包括各种智能设备、手机、电脑等等，这些设备通过应用程序可以直接与物联网进行交互。

上述三层对于整个物联网来说是非常重要的，缺一不可。

同时，物联网的架构还具有灵活性、扩展性和可调整性的特点，可以根据具体应用场景进行调整和扩展。

二、物联网的协议1. HTTP协议HTTP协议是一种应用层协议，主要用于Web上浏览器和Web服务器之间的通信。

在物联网中，HTTP协议主要用于Web控制和远程数据获取，可以通过Web服务API实现数据的存储和检索。

2. MQTT协议MQTT协议是一种基于发布/订阅模式的消息协议，主要用于物联网中的消息传递和数据处理。

MQTT协议非常轻量级，可以适用于各种不同的网络环境，并且可以提供很高的数据传输效率。

3. CoAP协议CoAP协议是一种基于UDP的应用层协议，主要用于物联网设备之间的通信。