網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議分析實驗

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1、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議分析實驗在學習了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本工作原理之后，可以對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的執(zhí)行過程、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的實現(xiàn)技術(shù)作進一步的探討。由于網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通常是以包的方式傳送的，在對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠性等進行分析時，網(wǎng)絡(luò)管理員常采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)包的方式，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行偵聽和分析。目前，Internet中流行的數(shù)據(jù)包偵聽與分析工具比較多，在本專題實驗中，選用Ethereal開放源代碼工具包,通過捕獲的數(shù)據(jù)包考察分析網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，以加深對協(xié)議、協(xié)議封裝，以及協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式的理解。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的考查分析1．實驗目的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分層的。本實驗的目的是通過Ether

2、eal捕獲數(shù)據(jù)包，進一步理解計算機網(wǎng)絡(luò)分層的體系結(jié)構(gòu)，初步了解Web交互中的各層是如何協(xié)同工作的。2．實驗任務(wù)1）了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器的基本特點。2）使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器Ethereal捕獲數(shù)據(jù)包序列，查看分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)。3．實驗設(shè)備及環(huán)境本實驗設(shè)備及環(huán)境十分簡單，可在某局域網(wǎng)或家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進行。只要將一臺正常接入Internet的計算機運行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器Ethereal即可。在Internet上免費的數(shù)據(jù)包捕獲軟件很多，如SnifferPro、Ethereal、Netxray、Iris，以及Windows自帶的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器等。這些軟件的使用非常簡單。本專題實驗以

3、Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)包捕獲與分析軟件Ethereal為例。4．實驗方法與操作（1）安裝軟件并捕獲數(shù)據(jù)包從Ethereal網(wǎng)頁http://www.ethereal.com下載其最新版本，在客戶端主機上安裝Ethereal軟件。在連入Internet的個人計算機上啟動Ethereal，并開始捕獲跟蹤記錄。在Web瀏覽器中，打開URL（如www.sina.com）,將所得到的跟蹤記錄存放在example1.cap文件中。（2）Ethereal層次化的數(shù)據(jù)包（也稱為分組）協(xié)議分析方法根據(jù)五層協(xié)議模型，協(xié)議數(shù)據(jù)是從上到下封裝后發(fā)送的。對于協(xié)議分析需要從下至上進行。Eth

4、ereal首先對網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議識別后進行組包還原然后脫去網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議頭。將里面的數(shù)據(jù)交給傳輸層分析，這樣一直進行下去直到應(yīng)用層。由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議種類很多，就Ethereal所識別的500多種協(xié)議來說，為了使協(xié)議和協(xié)議間層次關(guān)系明顯。從而對數(shù)據(jù)流里的各個層次的協(xié)議能夠逐層處理。Ethereal系統(tǒng)采用了協(xié)議樹的方式，如果協(xié)議A的所有數(shù)據(jù)都是封裝在協(xié)議B里的，那么這個協(xié)議A就是協(xié)議B的一個協(xié)議子結(jié)點。若將最低層的無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流作為根結(jié)點。那么具有相同父結(jié)點的協(xié)議則為兄弟結(jié)點協(xié)議。Ethereal系統(tǒng)采用協(xié)議特征字來區(qū)分識別兄弟結(jié)點協(xié)議。每個協(xié)議會注冊自己的特征字。這些特征字給自己的

5、子結(jié)點協(xié)議提供可以互相區(qū)分開來的標識。比如FTP協(xié)議，在Ethereal中它的父結(jié)點是TCP協(xié)議，特征字是TCP協(xié)議的端口字段值21。這樣當一個端口為21的TCP數(shù)據(jù)流來到時，首先由TCP協(xié)議注冊的解析模塊處理；處理完之后通過查找協(xié)議樹找到自己協(xié)議下面的子協(xié)議，判斷應(yīng)該由哪個子協(xié)議來執(zhí)行，找到正確的子協(xié)議FTP后，就轉(zhuǎn)交給FTP注冊的解析模塊處理。這樣由根結(jié)點開始一層層解析下去。由于Ethereal采用了協(xié)議樹加特征字的設(shè)計，用它很容易查看層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。（3）使用Ethereal查看分組交換和協(xié)議分層訪問某一網(wǎng)址(如www.sina.com)，用Etherea

6、l獲取的傳輸分組后，顯示分為三個窗口，從上到下分別為：分組捕獲列表、所選分組的詳細信息、所選定分組中的數(shù)據(jù)。封裝過程意味著某個捕獲的幀攜帶來自多個層的信息。頂層方框顯示交互過程中最先傳輸?shù)?個分組，可以查看各分組的含義。中間欄顯示第一個窗格中突出顯示的分組(DNS查詢)信息。從上到下瀏覽中間窗格各行，可以看出DNS查詢所經(jīng)歷的協(xié)議棧：從Ethernet到IP，再到UDP。（4）協(xié)議層次統(tǒng)計統(tǒng)計跟蹤記錄中的所有分組，查看包含了哪些重要協(xié)議。在Ethereal中的Analyze菜單中選擇ProtocolHierarchyStatistics選項。按照協(xié)議在協(xié)議棧中出現(xiàn)的順

7、序把在分組中使用過的所有協(xié)議羅列出來。在Packets欄和Bytes欄中則列出了指定協(xié)議的分組信息。EndPackets欄和EndBytes欄中反映分組的是這樣的：其中指定協(xié)議是最后一個協(xié)議(即嵌套最深的)?？偨Y(jié)可知，捕獲的幀100％來源于鏈路層的以太網(wǎng)幀并且使用了網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議。其原因是，分組捕獲是在一個以太網(wǎng)接口上進行的，而IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)中標準的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。在傳輸層，分組分為TCP和UDP兩種。所有的UDP分組都包含了應(yīng)用層協(xié)議HTTP，而TCP分組則可以進一步分出包含實際數(shù)據(jù)的分組。（5）查看分析frame層首先從frame層開始，打開某序