一、实验名称 分析TCP特性
二、实验目的
1. 掌握使用Wireshark分析俘获TCP踪迹文件的基本技能；
2. 深刻理解TCP重要的工作机理和过程。
三、实验内容和要求
1. 本机与远程服务器的TCP踪迹文件；
2. 熟悉TCP踪迹文件；
3. 分析TCP序号、确认号和流量控制工作过程；
4. 分析TCP拥塞控制机理。
四、实验环境
1. 运行windows 10 操作系统的PC一台。
2. PC具有以太网卡一块，通过双绞线与校园网相连;或者具有适合的踪迹文件。
3. 每台PC运行程序协议分析仪 Wireshark。
五、操作方法和实验具体步骤
1. 俘获本机与远程服务器的TCP踪迹文件
在开始研究TCP工作机制之前,需要使用Wireshark来俘获从本机到远程服务器之间的TCP踪迹文件。为此，可以从本机浏览器打开某Web网站上的网页，用HTTP协议下载包括文本文件在内的对象。与此同时，在本机上运行Wireshark俘获本机收发的TCP报文段并存入踪迹文件 tcp.cap中。为了便于比较，可以从因特网上下载现成的踪迹文件进行分析，相关URL是 http:/lgaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip。
熟悉TCP踪迹文件
打开tcp-ethereal-trace-1.pcap文件，可以看到俘获机器与gaia.cs.umass.edu的 Web 服务器之间交互的TCP和HTPP报文序列(参见图1)。
选择一个报文，观察其各层次协议间的包含关系。观察HTTP与 TCP之间关系是如何体现的?从俘获报文列表窗口右侧，可以发现发起三次握手的SYN报文，也可以发现一系列交互的HTTP报文。
回答下列问题:
与gaia.cs.umass.edu传输文件的源主机所使用IP地址和端口号是什么?
IP地址：192.168.1.102
端口号：1161
gaia.cs.umass.edu服务器所使用IP地址和端口号是什么?
IP地址：128.119.245.12
端口号：80
(3 )前6个TCP报文段的每个长度各为多长?
分别为62、62、54、619、1514、60（字节）。
图1 分析TCP踪迹文件
分析TCP序列/应答编号和流量控制
为分析TCP序号和确认号，可以从分组列表中观察，也可以点击“Statitics/Flow Graph"，出现如图2所示的本机与服务器之间的图分析结果。
观察该图，回答下列问题:
(4)用于发起与服务器TCP连接的TCP SYN报文段的序号是多少?在该报文段中标识其为SYN报文段的标志是什么?
序号是0；通过查看图表中的中间绿色行，点显示SYN的箭头，可以识别连接建立时的SYN报文；字段中SYN为1，表明了这是一个SYN报文段。
(5)服务器应答上述 TCP SYN报文段的SYN ACK 报文段的序号是什么?在该SYNACK报文段的ACK应答字段中的值是多少?服务器是怎样确定这个 ACK值的?在该报文段中标识其作为SYNACK报文段的标志是什么?
序号是Seq=0；ACK=1，其等于SYN报文段中的值为求1，标志位是Flags=0x012
(6)接收方的ACK报文应答的数据一般为多长?如何确定接收方是对哪个报文段进行应答的?
一般为1460bytes。TCP的报文到达确认（ACK),是对接到的数据的最高序列号的确认，并向发送端返回一个下次接受时期望的TCP数据报的序列号（ACK Number）。
(7)观察TCPSYN报文段达到的时间以及SYNACK报文段回复的时间。它们与后继请求和应答报文对之间的时间差一样吗?
不一样。
(8）接收方通常的可用缓存的量是一样大的吗?最小量是多少?出现了为抑制发送方而减少接收缓存空间的情况吗?
在整个路径中接收端的可能最小的缀存空间是5084个字节，显示了服务器发送的第一个确认的大小。在接收缓存达到最大的值17520字节之前接收窗口大小稳定增长。发送方不会因为接受缓存空间不足而受到影响。
(9)在踪迹文件中有重传报文段吗?如何检查是否出现了这种情况?
没有，从表中可以看出从源端发往目的地的序号逐渐增加,如果这其中有重传的报文段，则其序号中应该有小于其临近的分组序号的分组，图中未看到这样的分组，故没有重发片段。
(10)对该TCP连接，吞吐量是多大?解释计算所使用的方法。
TCP吞吐量计算很大程度上取决于所选内容的平均时间。作为一个普通的吞吐量计算，在这问题上，选择整个连接的时间作为平均时间段。然后，此TCP连接的平均吞吐量为总的传输数据与总传输时间的比值。传输的数据总量为TCP段第一个序列号（即第4段的1字节）和最后的序列号的ACK（第201段的164041个字节)之间的差值。因此，总数是164041-1 = 164040字节。整个传输时间是第一个TCP段(即4号段0.026477秒)的时间和最后的 ACK（即第201段5.447887秒)时间的差值。因此，总传输时间是5.447887-0.026477 = 5.42141秒。因此，TCP连接的吞吐为164040/5.42141=30.257 KByte/s.
图2TCP流图分析
分析应用层内容
本实验中的应用层是HTTP，该协议的可靠传输基于TCP得到的。通过分析TCP报文序列可以得到HTTP传输的内容。为此，点击TCP三次握手之间的第4号报文，发现它是一条从本机向服务器发送HTTP POST命令的报文，请求Web服务器发送特定的页面对象。对于后继报文，也可以发现以ASCII 明文发送的应用层内容。
图3 Follow TCP Stream 界面
对于分析应用层内容，Wireshark提供了一个很好的工具。点击“Analyze/Follow TCPStream"，可打开如图3所示界面，显示了该TCP流的应用层相关信息。
(11)分析一下HTTP传输的是大约什么内容?
是一本书，《爱丽丝梦游仙境》（Alice’s Adventures in Wonderland）。
(12)如果Web页面传输的是图片或视频对象，会出现什么情况?
会出现传输失败。
分析TCP拥塞控制
前面实验已经为你用Wireshark分析报文序列打下了有用的基础。应当说它是一件枯燥(尽管十分有用)的工作，下面使用Wireshark提供的分析大量TCP报文时的图形工具。
点击"Statistics/TCP Stream Graph/Throughput Gragh)"，得到如图4所示的界面。图中的每个点表示在某时刻该TCP连接的吞吐量。
图4分析TCP序列吞吐量的时序图
(13)根据图43分析的吞吐量分布曲线,解释哪部分对应的是TCP慢启动阶段和拥塞避免阶段。
0-0.1s慢启动，0.3s内拥塞避免。
(14)图示曲线是否与课文中的理论分析曲线一致?为什么?
不一致，因为图示的曲线中的坐标与课本中的坐标单位不一致。
实验心得体会文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-468077.html
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