根据实验环境，本实验的步骤如下：

1.在测试环境使用发包工具和Wireshark抓取TCP三次握手和四次断开的数据包。

2.详细分析TCP协议的三次握手以及四次断开。

任务描述：安装发包工具，并配置TCP客户端，服务端，与Wireshark配合使用 此工具与分析UDP协议时相同，实验室环境中已经安装，在此再重复一遍，我们使用" TCP&UDP测试工具"来制作和发送TCP数据包。双击测试者机器桌面的" TCP&UDP测试工具",会出现下图显示页面：

下面我们需要配置TCP的服务端以及客户端。

1.配置服务器端

选择10.1.1.33的机器，双击桌面的" TCP&UDP测试工具",右键点击服务器模式，在下拉列表中，选择创建服务器，如下图：

 选择"创建服务器"之后，会弹出服务器端口设置，本次使用默认工具给的6000端口即可，点击"确定"按钮。

 点击"确定"按钮之后，在左侧的服务器模式列表中，会出现创建的列表，选择我们创建的服务器，右键点击，选择"启动服务器"，即完成了服务器端的配置

2.配置客户端

选择10.1.1.142的机器，双击桌面的" TCP&UDP测试工具",右键点击客户端模式，在下拉列表中，选择"创建连接"，如下图：

 在弹出的窗口中，选择TCP协议，服务器IP为10.1.1.33.端口6000，本机随意IP，如下图

 点击创建后，如下图，

3.获取TCP数据包

获取的TCP协议的数据包。分为两部分，即TCP三次握手，四次断开的数据。但在实际的操作中，可能遇到的情况较多，比如源IP和目的IP比较多，协议的帧号乱序等各种问题。在此，我们教大家简单的过滤功能，着色功能方便过滤和查看。    启动Wireshark，在Filter中输入tcp，点击Apply会看到很多的数据包，这是因为测试环境中，有很多的应用程序，与其服务器连接，使用TCP协议。如下图，

 我们可以看到，有很多的数据，不方便查看。在这里，我们已知两台机器的IP情况下，可以在filter中输入"ip.addr == 10.1.1.142 and ip.addr == 10.1.1.33"来过滤出我们想要的数据，点击工具中的"连接"按钮。如下图

 在发送区域输入"hetinlabtcp"点击发送，会持续的更新TCP数据。

 在点击"断开连接"后，会出现TCP的四次断开。全部的过程截图，如下

 如上图，如果还是觉得不方便分析协议的话，Wireshark还为我们提供了着色和指定的帧信息保存功能。左键点击某一帧，右键选择"Colorize Conversation",横向选择"TCP",横向再选择自己喜欢的颜色，操作如下图

 从上面可以很容易的看出，4226，4227，4228帧是tcp的三次握手，4740，4741，4742，4743帧是四次断开的数据。如果你还想把三次握手和四次断开的数据包分别保存，Wireshark也提供了这样的功能，并且支持帧序号乱序的情况。下面，我们先来保存三次握手的数据包，因三次握手的帧是乱序，我们先右键点击4226帧，选择"Mark Packet（toggle）'，在依次选择4227帧，4228帧，如下图

 在Wireshark的菜单栏中，依次选择FIle->Export Specified Packets 命令，打开如下所示页面

 选择Marked packets,并选择保存名字和路径，即可。下面来保存四次断开的数据，因428-431为连续的序号，所以在Wireshark的菜单栏中，依次选择FIle->Export Specified Packets 命令，打开如下所示页面

 选择Range,输入序号的起始和结束数字，选择保存名字和路径即可。、

任务描述：通过实验一，我们已经获取了数据包，并且进行了分类保存，实验二将对TCP的三次握手进行详细分析

1.TCP首部

在分析TCP数据包之前，先介绍一下TCP首部格式，如下

 TCP首部格式

在上面的表中，TCP首部的各字段含义如下所示：

源端口：用来传输数据包的端口。

目标端口:数据包将要被发送到的端口。

序号：该数字用来表示一个TCP片段。这个域用来保证数据流中的部分没有流失。

确认号：该数字是通信中希望从另一个设备得到的下一个数据包的序号。

保留：包括Resverved、Nonce、CWR、和ENC-Echo，共6个比特位。

标记：用来表示所传输的TCP数据包类型。该字段中可用的标记包括URG、ACK、PSH、RST、SYN和FIN。

窗口大小：TCP接收者缓冲的字节大小。

校验和：用来保证TCP首部和数据的内容，在达到目的地时的完整性。

紧急指针：如果设置了URG位，这个域将被检查作为额外的指令，告诉CPU从数据包的哪里开始读取数据。

选项：各种可选的域，可以在TCP数据包中进行指定。

上面提到了TCP传输时，可用到的标记位，下面分别介绍这6种标记的作用，如下：

URG：紧急标志，表示TCP包的紧急指针有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据。

ACK：确认标志，表示应答域有效，就是前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中，该标志位有两个值，分别是0和1。当为1的时候，表示应答域有效。反之为0。

PSH：该标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓存区排队。

RST：该标志位表示链接复位请求，用来复位那些产生错误的链接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。

SYN：表示同步序号，用来建立连接。SYN 标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1，ACK=0；当连接被响应的时候，SYN=1，ACK=1。这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发现一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来，就表面该主机存在这个端口；但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描成功表示扫描的机器不安全。因为一个安全的主机，将会强制要求一个链接严格的进行TCP的三次握手。

FIN：表示发送端以及达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完毕，没有数据可以传送了。此时发送FIN标志位的TCP数据包后，链接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。当一个FIN标志的TCP数据包发送到一台计算机的特定端口后，如果这台计算机响应了这个数据，并且反馈回来一个RST标志的TCP包，就表明这台计算机上没有打开这个端口，但是这台计算机是存在的；如果这台计算机没有反馈回来任何数据包，这就标明，这台被扫描的计算机存在这个端口。

2.分析TCP的三次握手

TCP三次握手是理解TCP协议最重要的部分，下面我们就以tcp-handshake.pcapng捕获文件为例，来分析TCP的三次握手

2.1.第一次握手

TCP第一次握手，捕获的数据包信息如下所示

从Wireshark的Packet List面板中的Info列可以看到显示的TCP标志位是SYN。所以该数据包是客户端向服务器发送的第一次握手连接。在Packet Details面板中，显示了该包的详细信息，下面详细介绍

以上信息，表示这是第1个数据帧的相信信息，并且该包的大小为62个字节。

以上内容是以太网帧头部信息，其实源MAC地址为02:00:04:78:01:7b，目标MAC地址为02:00:7b:16:02:43。

以上内容是IPv4首部的详细信息。其中源IP是10.1.1.142，目的IP为10.1.1.33。

以上内容是传输层首部的详细信息，这里使用TCP协议，其中源端口为56678，目标端口为6000.下面对该首部中的每个字段进行详细介绍，

Source Port: 56678 (56678)                   #源端口号

Destination Port: 6000 (6000)                  #目标端口号

Stream index: 0                             #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 0    (relative sequence number)   #序列号

Acknowledgment number: 0                      #确认编号

Header Length: 28 bytes                       #首部长度

.... 0000 0000 0010 = Flags: 0x002 (SYN)            #标志，这里是SYN

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                #紧急指针            

     .... ...0 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号

     .... .... 0... = Push: Not set                 

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..1. = Syn: Set                    #设置SYN标志位，值为1

    Expert Info (Chat/Sequence): Connection establish request (SYN): server port                      

      6000                               #专家信息   

         Connection establish request (SYN): server port 6000   #消息

         Severity level: Chat                              #安全级别

         Group: Sequence                            #组

.... .... ...0 = Fin: Not set                       #FIN标志位

Window size value: 8192               #窗口大小

Calculated window size: 8192              #估计的窗口大小

Checksum: 0x16d3 [validation disabled]        #校验和

   Good Checksum: False                 

Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

Options: (8 bytes), Maximum segment size, No-Operation (NOP), No-Operation (NOP), SACK permitted                      #选项

    Maximum segment size: 1460 bytes                 #最大段大小

       Kind: Maximum Segment Size (2)

       Length: 4

       MSS Value: 1460

No-Operation (NOP)                            #无操作指令

       Type: 1

             0... .... = Copy on fragmentation: No

             .00. .... = Class: Control (0)

             ...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)

No-Operation (NOP)                     #无操作指令

         Type: 1

              0... .... = Copy on fragmentation: No

              .00. .... = Class: Control (0)

              ...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)

TCP SACK Permitted Option: True           #TCP SACK允许选项

        Kind: SACK Permitted (4)

        Length: 2

根据以上信息的描述，可以看出该包是客户端发送给服务器建立连接请求的一个数据包。建立连接的源端口号为56678，目标端口号为6000，确认编号为0。而且在标志位FLAGS（0x0002）中，只设置了SYN，也就是位同步标志，表示请求建立连接。选项是8个字节，里面的内容有最大段（MSS），大小为1460字节。

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第一次握手TCP首部

2.2.第二次握手

TCP第二次握手捕获数据包相信信息，如下：

在该界面显示了第二次握手数据包的详细信息，其中位于TCP上面的信息与第一次握手时相近似，这里不做解释，重点看TCP协议部分，如下

Source Port: 6000(6000)                   #源端口号

Destination Port: 56678(56678)                  #目标端口号

Stream index: 0                             #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 0    (relative sequence number)   #序列号

Acknowledgment number: 1    (relative ack number)         #确认编号,值为1

Header Length: 28 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0010 = Flags: 0x012 (SYN，ACK)    #标志位，此处为（SYN，ACK）

    000. .... .... = Reserved: Not set

    ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                           

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..1. = Syn: Set                    #请求位

Expert Info (Chat/Sequence): Connection establish request (SYN): server port                 

6000                               #专家信息   

Connection establish request (SYN): server port 6000   #消息

     Severity level: Chat                              #安全级别

     roup: Sequence                                  #组

     .... .... ...0 = Fin: Not set                               #FIN标志位

Window size value: 8192               #窗口大小

Calculated window size: 8192              #估计的窗口大小

Checksum: 0x5bf8 [validation disabled]        #校验和

Good Checksum: False                 

Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

Options: (8 bytes), Maximum segment size, No-Operation (NOP), No-Operation (NOP), SACK permitted               #选项

Maximum segment size: 1460 bytes                 #最大段大小

     Kind: Maximum Segment Size (2)

     Length: 4

     MSS Value: 1460

No-Operation (NOP)                            #无操作指令

     Type: 1

          0... .... = Copy on fragmentation: No

          .00. .... = Class: Control (0)

          ...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)

No-Operation (NOP)                     #无操作指令

       Type: 1

        0... .... = Copy on fragmentation: No

        .00. .... = Class: Control (0)

        ...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)

TCP SACK Permitted Option: True           #TCP SACK允许选项

   Kind: SACK Permitted (4)

   Length: 2

SEQ/ACK analysis                  #序列号/确认编号分析

This is an ACK to the segment in frame: 1

The RTT to ACK the segment was: 0.002362000 seconds

iRTT: 0.002387000 seconds

以上描述的详细信息是服务器收到请求后，发给客户端的确认包（SYN+ACK）。根据以上描述，可以看到在该帧数据包中包含这个主机初始的序列号0，以及一个确认号1。这个确认号比之前那个数据包（1帧数据包）序列号大1，是因为该域是用来表示主机所期望得到的下一个序列号的值。

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第二次握手TCP首部

2.3.第三次握手

TCP第三次握手捕获数据包相信信息

这里我们直接看重点的TCP协议部分

Source Port: 56678（56678）                  #源端口号

Destination Port: 6000(6000)                  #目标端口号

Stream index: 0                             #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 1   (relative sequence number)   #序列号

Acknowledgment number: 1    (relative ack number)         #确认编号,值为1

Header Length: 20 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0000 = Flags: 0x010  （ACK）           #标志位，此处为（ACK）

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                          

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..0. = Syn: Set                    #请求位

     .... .... ...0 = Fin: Not set                               #FIN标志位

Window size value: 64240               #窗口大小

Calculated window size: 64240                   #估计的窗口大小

Window size scaling factor: -2 (no window scaling used)  #窗口大小缩放比例因素

Checksum: 0x16cb [validation disabled]        #校验和

    Good Checksum: False                 

    Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

SEQ/ACK analysis                  

    This is an ACK to the segment in frame: 2

The RTT to ACK the segment was: 0.000025000 seconds

iRTT: 0.002387000 seconds

以上信息就是客户端向服务器发送的确认包。在以上信息中，序列号和确认号都是1。标志位中只设置了ACK，表示该数据包是一个确认包。这样就完成了TCP链接的建立阶段。此时没有Options字段。

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第三次握手TCP首部

任务描述：TCP的四次断开，也是TCP协议的主要工作之一。下面将通过捕获的tcp-break.pcapng文件，来分析TCP的四次断开。

1.第一次断开

TCP第一次断开连接的数据包，

在该界面显示了TCP第一次断开，数据包的详细信息，我们具体来看下TCP部分

Source Port: 56678（56678）                  #源端口号

Destination Port: 6000(6000)                  #目标端口号

Stream index: 0                         #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 1   (relative sequence number)       #序列号

Acknowledgment number: 1    (relative ack number)         #确认编号

Header Length: 20 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0001 = Flags: 0x011 (FIN，ACK）    #标志位，此处为（FIN，ACK）

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                          

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..0. = Syn: Set                    #请求位

     .... .... ...1 = Fin: Not set                               #FIN标志位

Expert Info (Chat/Sequence): Connection finish (FIN)       #专家信息

     Connection finish (FIN)          #消息内容，连接完成（FIN）

     Severity level: Chat           #安全级别

     Group: Sequence

Window size value: 64240               #窗口大小

Calculated window size: 64240                   #估计的窗口大小

   Window size scaling factor: -1 (unknown)      #窗口大小缩放比例因素

Checksum: 0x16cb [validation disabled]        #校验和

   Good Checksum: False                 

   Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

通过以上信息的描述，可以看到客户端向服务器发送FIN和ACK标志的数据包开始断开连接，其中FIN和ACK标志位都为1.

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第一次断开TCP首部格式

2.第二次断开

TCP第二次断开连接的数据包，

在该界面显示了TCP第二次断开，数据包的详细信息，我们具体来看下TCP部分

Source Port: 6000（6000）                  #源端口号

Destination Port: 56678(56678)                  #目标端口号

Stream index: 0                             #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 1   (relative sequence number)    #序列号

Acknowledgment number: 2    (relative ack number)         #确认编号

Header Length: 20 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0000 = Flags: 0x010(ACK）    #标志位，此处为（ACK）

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                          

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..0. = Syn: Set                    #请求位

     .... .... ...0= Fin: Not set                               #FIN标志位

Window size value: 64240               #窗口大小

Calculated window size: 64240                   #估计的窗口大小

Window size scaling factor: -1 (unknown)      #窗口大小缩放比例因素

Checksum: 0xadbe [validation disabled]        #校验和

    Good Checksum: False                 

    Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

SEQ/ACK analysis

     This is an ACK to the segment in frame: 1

     The RTT to ACK the segment was: 0.000369000 seconds

通过以上信息的描述，可以看出该包是服务器向客户端发送的ACK包。其中ACK标志位为1.

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第二次断开TCP首部格式

3.第三次断开

TCP第三次断开连接的数据包，

在该界面显示了TCP第三次断开，数据包的详细信息，我们具体来看下TCP部分

Source Port: 6000（6000）                  #源端口号

Destination Port: 56678(56678)                  #目标端口号

Stream index: 0                             #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 1   (relative sequence number)      #序列号

Acknowledgment number: 2    (relative ack number)         #确认编号

Header Length: 20 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0001 = Flags: 0x010(FIN，ACK）    #标志位，此处为（FIN，ACK）

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                          

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..0. = Syn: Set                    #请求位

     .... .... ...1= Fin: Not set                     #FIN标志位

Expert Info (Chat/Sequence): Connection finish (FIN)    #专家信息

      Connection finish (FIN)

      Severity level: Chat

      Group: Sequence

Window size value: 64240               #窗口大小

Calculated window size: 64240                   #估计的窗口大小

Window size scaling factor: -1 (unknown)   #窗口大小缩放比例因素

Checksum: 0xadbe [validation disabled]        #校验和

   Good Checksum: False                 

   Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

通过以上信息的描述，可以看出该包是服务器向客户端发送的FIN和ACK包。其中FIN和ACK标志位为1.

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第三次断开TCP首部格式

4.第四次断开

TCP第四次断开连接的数据包，

在该界面显示了TCP第四次断开，数据包的详细信息，我们具体来看下TCP部分

Source Port: 56678（56678）                  #源端口号

Destination Port: 6000(6000)                  #目标端口号

Stream index: 0                          #流节点号

TCP Segment Len: 0                        #分段长度

Sequence number: 2   (relative sequence number)      #序列号

Acknowledgment number: 1    (relative ack number)         #确认编号

Header Length: 20 bytes                       #首部长度

.... 0000 0001 0000 = Flags: 0x010 (ACK）    #标志位，此处为（ACK）

     000. .... .... = Reserved: Not set

     ...0 .... .... = Nonce: Not set

     .... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set

     .... .0.. .... = ECN-Echo: Not set

     .... ..0. .... = Urgent: Not set                          

     .... ...1 .... = Acknowledgment: Not set       #确认编号已设置

     .... .... 0... = Push: Not set                

     .... .... .0.. = Reset: Not set

     .... .... ..0. = Syn: Set                    #请求位

     .... .... ...1 = Fin: Not set                               #FIN标志位

Window size value: 64240               #窗口大小

Calculated window size: 64240                   #估计的窗口大小

Window size scaling factor: -1 (unknown)      #窗口大小缩放比例因素

Checksum: 0x16cb [validation disabled]        #校验和

    Good Checksum: False                 

    Bad Checksum: False

Urgent pointer: 0

SEQ/ACK analysis

    This is an ACK to the segment in frame: 3

    The RTT to ACK the segment was: 0.000040000 seconds

通过以上信息的描述，可以看到客户端向服务器发送ACK的包。其中，ACK标志位都为1.

我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：

第四次断开TCP首部格式