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  • WireShark分析TCP协议

    千次阅读 2014-09-29 15:20:14
    摘要: 利用wireshark分析TCP协议的报文,和其基本行为,包括三次握手,中间信息的交互,和最后的断开连接。其中通过中间信息的交互,可以看出TCP的累积式确认。 一:基本TCP报文分析
    摘要:
    
    利用wireshark分析TCP协议的报文,和其基本行为,包括三次握手,中间信息的交互,和最后的断开连接。其中通过中间信息的交互,可以看出TCP的累积式确认。


    一:基本TCP报文分析


    我们来看一个简单的TCP报文,现在蓝字选中的是源端口号,我们可以看到在这个报文中是14065,下面对应的是相应的二进制代码,我们可以看到的确是16bit。紧随其后的16bit就是目的端口号。
    下面是序号,Sequence number: 1169。接下来的32bit是确认号,Acknowledgement number: 19353。再后面是首部长度,Header length: 20 bytes,和未用的3bit数据。
    0= Urgent:Not set,1=Acknowledgement: set,0= Push:Not set,0= Reset:Not set,0= Syn:Not set,0= Fin:Not set,这些表示的是一些标识位,是URG紧急标识,ACK确认标识,PSH推送标识,RST、SYN、FIN用于建立和结束连接。window size value:65535 表示接收窗口。


    二:三次握手分析
    三次握手的第一步,客户机端会向服务器端发送一个特殊的TCP报文段,这个报文段的SYN被置为1,并会发送一个起始序号seq。


    我们看到SYN为1,且Sequence number=0,这样,面对这样的请求报文段,服务器听该返回一个SYN=1,返回自己的初始seq,并且要求主机发送下一个报文段的序号,ack=1。下面是服务端实际返回的报文。



    正如我们所期待的那样,服务器返回了自己的seq=0,并且要求主机端发送下一个报文段,并且SYN=1。这样主机端就应该返回seq=1,ack=1,要求服务端发送下一个报文,并且SYN=0,结束建立连接阶段,结束三次握手。



    主机端返回了seqence number=1,acknowledgement number=1,SYN=10。这样三次握手就基本结束,开始真正的数据传送阶段。

    三:信息的交互
    建立了三次握手后,我们就开始利用这个链接来传送信息了。下面我们看看经过三次握手后的第四个TCP报文段。这是服务器返回来的报文段。



     我们惊奇的发现服务器返回了ack=554,即请求第554Byte的数据,而这553Bytes是什么时候发出去的呢,我们想到了在第三次握手的时候,客户端发送的TCP是能够携带数据的。怎么验证是否携带了553Bytes数据呢,我们想到了HTTP协议封装的报文,我我们来验证一下是否是553Bytes,打开HTTP协议如下。



    我们看到,HTTP协议封装的报文,长度为Bytes in flight:553。表示已经发送了553Bytes,所以,服务器理应返回一个ack=554的确认,以表示接收到了553Bytes以前的数据,希望接受554bytes以及以后的数据。而上面的第四个报文也正是这么做的。
    服务端返回了ack=554之后,服务端没有继续停下,而是继续向客户端发送了两个报文段。我们来看下第五、六个报文段。


    第五个报文段发送了seq=1,ack=554告诉服务端,请求你的554数据,我这是第一个数据,但此报文段里有1380bytes。发完后服务端又发送了第六个报文,如下。


    服务端发送了seq=1381,ack=554,TCP segment data=1380 Bytes,Bytes in flight=2760。
    这表示:我请求第554Bytes,这是我的第1381 Bytes,报文段里一共有1380Bytes,一共传输了2760Bytes。
    这次以后,服务端就暂时歇会了,等待客户端的确认。客户端也确实返回了第七个报文段,如下。

    seq=554,ack=2761.表示:这是我的第554Bytes,收到了前面的2760个Bytes,请求2761个bytes。这个报文之后,服务端会继续给客户端传送数据,这里就不一一列出了。
    我们看到其中服务端多次发送给客户端报文段,而客户端只返回了一个当前正确传输的最大字段,我们可以初步看出TCP是累积式确认的。


    四:断开连接
    断开连接时,要发送FIN=1,并且对方要回复ACK=1。我们来看下截取的报文段。

    我们看到FIN=1。



    返回了ACK=1,结束连接。














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  • Wireshark-TCP协议分析

    2021-01-09 12:15:34
    TCP:传输控制协议  TCP是一种面向连接的、... 可靠性:tcp协议通过下列方式来提高可靠性: 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度将保持不变。由TCP传递...

    https://blog.csdn.net/ahafg/article/details/51039584

     

    TCP:传输控制协议

      TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 
      面向连接: 面向连接意味着使用tcp的应用程序在传输数据前必须先建立连接,就如打电话一样,要先进行拨号,等待对方响应才能开始说话。 
      可靠性:tcp协议通过下列方式来提高可靠性: 

    • 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同,应用程序产生的数据报长度将保持不变。由TCP传递给I P的信息单位称为报文段或段
    • 当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段。
    • 当TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒。
    • TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错,TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)。
    • 既然TCP报文段作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失序,因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要,TCP将对收到的数据进行重新排序,将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
    • 既然I P数据报会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
    • TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲 
      区溢出。

      字节流:两个应用程序通过TCP连接交换8 bit字节构成的字节流。

        另外,TCP对字节流的内容不作任何解释。TCP不知道传输的数据字节流是二进制数据,还是ASCII字符或者其他类型数据。对字节流的解释由TCP连接双方的应用层解释。

    TCP首部格式

      tcp数据是被封装在IP数据包中的,和udp类似,在IP数据包的数据部分。tcp数据包的格式如下: 
       
      这里写图片描述

      源端口号和目的端口号与udp中类似,用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接,在网络编程中,一般一个IP地址和一个端口号组合称为一个套接字(socket)。 
      序号:用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。在tcp中tcp用序号对每个字节进行计数(这个值与发送的帧数没有关系,而是与发送的数据字节数有关系,后面会有说明)。 
      确认序号:包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加 1(不是单纯的序号加1,还包括数据字节数)。 
      首部长度:用于记录tcp数据报首部的长度,一般为20字节,实际值为首部长度除以4。 
      URG: 紧急指针( urgent pointer)有效。 
      ACK: 确认序号有效。 
      PSH: 接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。 
      RST: 重建连接。 
      SYN: 同步序号用来发起一个连接。 
      FIN: 发端完成发送任务。 
      窗口大小:用于流量控制。 
      检验和:检验和覆盖了整个的 TCP报文段: TCP首部和TCP数据,与udp相似需要计算伪首部。

    Wireshark抓包分析TCP结构

      利用wireshark抓取一个tcp数据包,查看其具体数据结构和实际的数据:

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    TCP连接的建立

      利用TCP传输数据前,需要建立tcp连接,tcp连接的建立有3个主要过程,叫做3次握手,具体过程如下图所示: 
      这里写图片描述 
      

    过程: 
       1. 首先客户端发送一个SYN包给服务器(SYN=1,Seq为主机选择的这个连接的初始序号),然后等待应答。 
       2. 服务器端收到SYN包,回应给客户端一个ACK =x+1、SYN=1的TCP数据段(ACK表示确认序号有效,即收到上一个包,这里加1并不是ACK的值加1,ACK是一个标志位,这里会变成1,而x+1则是希望收到的下一个包的序列号,这个值放在包的确认序列号字段中,而只有ACK=1时,确认序列号才有效)。 
       3. 客户必须再次回应服务器端一个ACK确认数据段(这里的Seq为x+1)。 
       
       经过上面3个过程就建立了一个tcp连接,接着就可以发送数据了,因为建立连接使用了一个序列号x,所以发送数据的第一个字节序号为x+1。 
       
       注意:这里tcp为应用层提供全双工服务,意味数据能在两个方向上独立地进行传输,因此连接的每一段都有各自的传输数据序号(对应于上图中的x和y,这两个值是没有必然联系的)。 
       
    Wireshark抓包分析TCP3次握手

      下面通过利用http应用层连接一个网络,实现tcp的3次握手和简单的数据交换过程,下面通过抓包来实际观察这个过程,首先我们先看看抓到的包: 
      这里写图片描述

      从第一行的tcp往下看,前面3个tcp包为3次握手的过程,接着http包说明成功建立连接,主机向服务器发送一个http应用请求,服务器收到请求后,返回一个tcp确认帧,接着发送一个http应答给主机,主机收到服务器的http应答数据后,又发送一个tcp确认帧,确认收到了数据。这样图中的前7个包实现了主机和服务器建立连接,并实现一次简单的数据请求应答过程。即下图所示的交互按键回显过程:

    这里写图片描述

    接下来是按照顺序的7个数据帧的数据结构。数据帧顺序分别为: 

      1. 主机发起一个tcp连接请求(tcp), 
      2. 服务器响应连接请求(tcp), 
      3. 主机返回ACK完成3次握手成功建立连接(tcp), 
      4. 主机发送一个http网页请求(http), 
      5. 服务器收到请求返回一个ACK帧(tcp), 
      6. 服务器根据请求发送数据到主机(http), 
      7. 主机收到服务器数据返回一个ACK帧(tcp),具体帧细节见下图:

    这里写图片描述

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    TCP连接的释放

      当通信双方完成数据传输,需要进行TCP连接的释放,由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。因为正常关闭过程需要发送4个TCP帧,因此这个过程也叫作4次挥手。具体过程如下图: 
      这里写图片描述 
      


    过程(默认客户端发起关闭): 
      1. TCP客户端发送一个FIN,关闭客户端到服务器端的数据传送。(客户端不再发送报文给服务器端,但可接受服务器端报文) 
      2. 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。 
      3.服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。(服务器端关闭到客户端的数据传送) 
      4.客户段发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。

    下面通过wireshark抓包了解具体的释放连接过程,通过断开一个连接,抓取到4个TCP帧,帧顺序依次为: 

      1. 主动关闭放发送一个FIN帧给被动方 
      2. 被动方收到关闭信息返回一个确认ACK帧 
      3. 被动方发送一个FIN帧给主动方 
      4. 主动方收到被动方的FIN关闭信息返回一个ACK帧,连接释放

    下面为按照顺序的帧数据结构详细信息:

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    TCP的最大报文段长度

      上面介绍了TCP连接的建立和释放过程,下面介绍一下TCP的最大报文段长度。 
      最大报文段长度(MSS)表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。当一个连接建立时,连接的双方都要通告各自的MSS。一般来说,MSS越大越好,因为报文段越大允许每个报文段传送的数据就越多,相对IP和TCP首部有更高的网络利用率。 
      MSS选项只能出现在SYN报文段中,所以只能在SYN=1的帧中才会有MSS选项说明报文的最大段长度。 
    具体参考: 
    http://baike.baidu.com/link?url=c-fTckuehGMSiI5c2xCQDe3MUOKRwgdK6Q4CeO3tms8s6V3hIv5OmOQvUJvp67e90jUDAIjZfmhk8deiIjw1tK

    其他

      关于TCP的内容还有很多,这里不再详细说明,但是需要知道,TCP连接的建立和释放还有几种比较特殊的情况,同时打开(SYN)建立连接,同时关闭或半关闭来释放连接的情况都是存在的,还有一些TCP的可选字段,这里都不再讲了,具体可以参考:TCP/IP 详解卷1。

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  • 首先打开 http://www.baidu.com这个网址进行包...我们可以看到在出现了三条TCP记录之后才出现了HTTP这也更加相信HTTP是基于TCP协议的。   第一次TCP握手 客户端发送一个TCP,标志位为SYN,序列号为0, 代表客户端




    首先打开 http://www.baidu.com这个网址进行抓包。

    首先在过滤器中输入 http过滤




    找到 GET /* /HTTP/1.1






    我们可以看到在出现了三条TCP记录之后才出现了HTTP这也更加相信HTTP是基于TCP协议的。

     

    第一次TCP握手

    客户端发送一个TCP,标志位为SYN,序列号为0, 代表客户端请求建立连接。 如下图





    第二次TCP握手

    服务器发回确认包, 标志位为 SYN,ACK. 将确认序号(AcknowledgementNumber)设置为客户的I S N加1以.即0+1=1, 如下图





    三次握手的数据包

    客户端再次发送确认包(ACK)SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写ISN的+1, 如下图:




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  • Wireshark抓包——TCP协议分析

    万次阅读 多人点赞 2019-06-11 00:34:17
    一. 实验目的 通过本次实验,掌握使用Wireshark抓取TCP/IP协议数据包的技能,...1.本次实验重点:利用WiresharkTCP包及TCP包的分析。 2.本次实验难点:分析抓到的TCP包。 3.本次实验环境:Windows 7,Wiresha...

    一. 实验目的

    通过本次实验,掌握使用Wireshark抓取TCP/IP协议数据包的技能,能够深入分析TCP帧格式及“TCP三次握手”。通过抓包和分析数据包来理解TCP/IP协议,进一步提高理论联系实践的能力。

    二. 实验内容

    1.本次实验重点:利用Wireshark抓TCP包及TCP包的分析。

    2.本次实验难点:分析抓到的TCP包

    3.本次实验环境:Windows 7,Wireshark

    4.本次实验内容:

    TCP协议是在计算机网络中使用最广泛的协议,很多的应用服务如FTP,HTTP,SMTP等在传输层都采用TCP协议,因此,如果要抓取TCP协议的数据包,可以在抓取相应的网络服务的数据包后,分析TCP协议数据包,深入理解协议封装,协议控制过程以及数据承载过程。两幅图分别是TCP帧格式及TCP三次握手。

     

    三.实验过程

    1. TCP包抓取及分析过程如下:

    第一步,确定使用的协议,使用HTTP服务。选择http://www.sina.com.cn/作为目标地址。

    第二步,启动抓包:点击【start】开始抓包,在浏览器地址栏输入http://www.sina.com.cn。

    第三步,通过显示过滤器得到先关数据包:通过抓包获得大量的数据包,为了对数据包分析的方便,需要使用过滤器,添加本机IP地址和TCP协议过滤条件。

    (1)打开命令提示符,通过ipconfig /all来查看本机IP地址。

    (2)在工具栏上的Filter对话框中填入过滤条件:tcp and ip.addr==196.168.100.131,过滤结果如下:

    结果发现效果不是很好,于是将过滤条件中的IP地址更换为http://www.sina.com.cn的IP地址,操作过程如下:

    (1)打开命令提示符,通过ping www.sina.com.cn来查看目标IP地址。

    (2)打开命在工具栏上的Filter对话框中填入过滤条件:tcp and ip.addr==218.30.66.248,过滤结果如下:

    其中,红色框内即为一个三次握手过程:

    第四步,分析TCP数据包,根据第一幅图中的数据帧格式,分析TCP包的各部分。

    • 原端口/目的端口(16bit)。如下图所示,源端口为443,标识了发送进程;目的端口为3201,标识了接收方进程。

    • 序列号(32bit)。如下图所示,发送序列号Sequence Number为0,标识从源端向目的端发送的数据字节流,它表示在这个报文端中的第一个数据字节的顺序号,序列号是32位的无符号类型,序号表达达到2^32 - 1后又从0开始, 当建立一个新的连接时,SYN标志为1,系列号将由主机随机选择一个顺序号ISN(Initial Sequence Number)。

    • 确认号(32bit)。如下图所示,确认号Acknowledgment Number为1,包涵了发送确认一端所期望收到的下一个顺序号。因此确认序列号应当是上次成功接收到数据的顺序号加1。只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。TCP为应用层提供全双工服务,这意味着数据能在两个方向上独立的进行传输,因此连接的两断必须要保证每个方向上的传输数据顺序。

    • 偏移(4bit)。如下图所示,偏移32bytes,这里的偏移实际指的是TCP首部的长度Header length,它用来表明TCP首部中32bit字的数目,通过它可以知道一个TCP包它的用户数据从哪里开始。

    • 保留位(6bit)。如下图所示,保留位Reserved未设置。

    • 标志(6bit)。在TCP首部中有6个标志比特,他们中的多个可同时被置为1。如下图所示:

    URG(Urgent Pointer Field Significant):紧急指针标志,用来保证TCP连接不被中断,并且督促中间设备尽快处理这些数据,图中其值为1。

    ACK(Acknowledgement Field Signigicant):确认号字段,该字段为1时表示应答字段有效,即TCP应答号将包含在TCP报文中,图中其值为1。

    PSH(Push Function): 推送功能,所谓推送功能指的是接收端在接收到数据后立即推送给应用程序,而不是在缓冲区中排队,图中其值为0。

    RST(Reset the connection): 重置连接,不过一搬表示断开一个连接,图中其值为0。

    SYN(Synchronize sequence numbers):同步序列号,用来发起一个连接请求,图中其值为1。

    FIN(No more data from sender)表示发送端发送任务已经完成(既断开连接)。

    • 窗口大小(16bit)。 如下图所示,窗口大小Windows size value为29200,表示源主机最大能接收29200字节。

    • 校验和(16bit)。如下图所示,校验和Checksum为0xc24f,包含TCP首部和TCP数据段,这是一个强制性的字段,一定是由发送端计算和存储,由接收端进行验证。

    • 紧急指针(16bit)。如下图所示,URG标志为1,只有当URG标志置为1时该字段才有效,紧急指针是一个正的偏移量,和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一段发送紧急数据的一种方式。

    • TCP选项。至少1个字节的可变长字段,标识哪个选项有效。Kind=0:选项表结束, Kind=1:无操作, Kind=2:最大报文段长度,Kind=3:窗口扩大因子, Kind=8:时间戳。如下图所示,Kind为2,代表最大报文长度MSS size。

    • 数据部分。当前数据包的数据部分,如下图所示:

     

    2. TCP三次握手:

    第一次握手数据包:客户端发送一个TCP,标志位为SYN,序列号为0, 代表客户端请求建立连接,如下图所示(第一条):

    第二次握手的数据包:服务器发回确认包, 标志位为 SYN,ACK. 将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的I S N加1以.即0+1=1,如下图所示(第二条):

    第三次握手的数据包:客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方。在进过三次握手后和服务器建立了TCP连接,如下图所示(第三条):

     

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