计算机网络实验2：Wireshark 实验

Wireshark实验

一.数据链路层

准备

请自行查找或使用参考资料，了解 Wireshark 的基本使用：
1.选择对哪块网卡进行数据包捕获
2.开始/停止捕获
3.了解 Wireshark 主要窗口区域
4.设置数据包的过滤
5.跟踪数据流

实作一 熟悉 Ethernet 帧结构

选择WLAN
打开cmd进行抓包
根据ip进行搜索
与www.baidu.com的数据交换:

使用 Wireshark 任意进行抓包，熟悉 Ethernet 帧的结构，如：目的 MAC、源 MAC、类型、字段等:

问题
你会发现 Wireshark 展现给我们的帧中没有校验字段，请了解一下原因。
Wireshark 抓包前，物理层网卡已经进行过校验，正确时才会进行下一步操作，当我们使用Wireshark进行抓包，抓到的为校验后的包，所以我么看到的帧中是没有校验字段。

实作二 了解子网内/外通信时的 MAC 地址

1.ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可使用 icmp 关键字进行过滤以利于分析），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？
略。
2.然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？这个 MAC 地址是谁的？

发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是c2:68:e6:04:6d:53，这个MAC地址是本机的网关MAC地址
3.再次 ping www.cqjtu.edu.cn （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址又是多少？这个 MAC 地址又是谁的？

发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是c2:68:e6:04:6d:53，是网关的MAC地址
问题
通过以上的实验，你会发现：
访问本子网的计算机时，目的 MAC 就是该主机的
访问非本子网的计算机时，目的 MAC 是网关的
请问原因是什么？
因为本机接收到的本子网以外的信息必定经由网关发送给我，同理本机发送到本子往外信息的下个地址必定是网关的mac地址。而本子网内的可以直接到达。

实作三 掌握 ARP 解析过程

1.为防止干扰，先使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存

发现出现问题：ARP项删除失败：请求的操作需要提升
解决方法如下：右击Windows键→选择Window PowerShell（管理员），进入管理员端，输入arp -d即可
2.ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤），查看 ARP 请求的格式以及请求的内容，注意观察该请求的目的 MAC 地址是什么。再查看一下该请求的回应，注意观察该回应的源 MAC 和目的 MAC 地址是什么。
3.再次使用 arp -d *命令清空 arp 缓存
4.然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 arp 过滤）。查看这次 ARP 请求的是什么，注意观察该请求是谁在回应。
问题
通过以上的实验，你应该会发现，
ARP 请求都是使用广播方式发送的
如果访问的是本子网的 IP，那么 ARP 解析将直接得到该 IP 对应的 MAC；如果访问的非本子网的 IP， 那么 ARP 解析将得到网关的 MAC。
请问为什么？
ARP代理，访问非子网IP时是通过路由器访问的，路由器再把发出去，目标IP收到请求后，再通过路由器端口IP返回去，那么ARP解析将会得到网关的MAC。

网络层

实作一 熟悉 IP 包结构

使用 Wireshark 任意进行抓包（可用 ip 过滤），熟悉 IP 包的结构，如：版本、头部长度、总长度、TTL、协议类型等字段。

ping www.baidu.com

问题
为提高效率，我们应该让 IP 的头部尽可能的精简。但在如此珍贵的 IP 头部你会发现既有头部长度字段，也有总长度字段。请问为什么？
便于传输时的识别IP总长度，节省时间，当长度超过1500B时就会被返回链路层进行分段，从而使得效率提高。

实作二 IP 包的分段与重组

根据规定，一个 IP 包最大可以有 64K 字节。但由于 Ethernet 帧的限制，当 IP 包的数据超过 1500 字节时就会被发送方的数据链路层分段，然后在接收方的网络层重组。

缺省的，ping 命令只会向对方发送 32 个字节的数据。我们可以使用 ping 202.202.240.16 -l 2000 命令指定要发送的数据长度。此时使用 Wireshark 抓包（用 ip.addr == 202.202.240.16 进行过滤），了解 IP 包如何进行分段，如：分段标志、偏移量以及每个包的大小等

问题
分段与重组是一个耗费资源的操作，特别是当分段由传送路径上的节点即路由器来完成的时候，所以 IPv6 已经不允许分段了。那么 IPv6 中，如果路由器遇到了一个大数据包该怎么办？
当遇到了一个大数据包，会转发至能支持该数据报的出链路上。

实作三 考察 TTL 事件

在 IP 包头中有一个 TTL 字段用来限定该包可以在 Internet上传输多少跳（hops），一般该值设置为 64、128等。

在验证性实验部分我们使用了 tracert 命令进行路由追踪。其原理是主动设置 IP 包的 TTL 值，从 1 开始逐渐增加，直至到达最终目的主机。

请使用 tracert www.baidu.com 命令进行追踪，此时使用 Wireshark 抓包（用 icmp 过滤），分析每个发送包的 TTL 是如何进行改变的，从而理解路由追踪原理。

问题
在 IPv4 中，TTL 虽然定义为生命期即 Time To Live，但现实中我们都以跳数/节点数进行设置。如果你收到一个包，其 TTL 的值为 50，那么可以推断这个包从源点到你之间有多少跳？
TTL为50，可以推断出该包从源点到我之间有50跳。

传输层

实作一 熟悉 TCP 和 UDP 段结构

1.用 Wireshark 任意抓包（可用 tcp 过滤），熟悉 TCP 段的结构，如：源端口、目的端口、序列号、确认号、各种标志位等字段。

2.用 Wireshark 任意抓包（可用 udp 过滤），熟悉 UDP 段的结构，如：源端口、目的端口、长度等。

问题
由上大家可以看到 UDP 的头部比 TCP 简单得多，但两者都有源和目的端口号。请问源和目的端口号用来干什么？
一个进程对应一个端口，端口是用来唯一标识这个进程。在传输层，源端口标识发起通信的那个进程，目的端口标识接受通信的那个进程，接受到报文根据端口号将报文发送到目的进程。

实作二 分析 TCP 建立和释放连接

1.打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用 tcp 过滤后再使用加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间使得能够捕获释放连接的包。

2.请在你捕获的包中找到三次握手建立连接的包，并说明为何它们是用于建立连接的，有什么特征。

SYN 同步序列号，用来发起一个TCP连接

3.请在你捕获的包中找到四次挥手释放连接的包，并说明为何它们是用于释放连接的，有什么特征。

TCP断开连接是通过发送FIN报文，来告诉对方数据已经发送完毕，可以释放连接了。

问题一
去掉 Follow TCP Stream，即不跟踪一个 TCP 流，你可能会看到访问 qige.io 时我们建立的连接有多个。请思考为什么会有多个连接？作用是什么？

问题二
我们上面提到了释放连接需要四次挥手，有时你可能会抓到只有三次挥手。原因是什么？
是因为第二次握手和第三次挥手合并了，FIN报文用在本端没有数据发送给对方时，关闭从本端到对端的连接。但是并不影响从对方到本端的连接，也就是说本端仍然可以接收对方的数据。即发送通道关闭，接收通道正常。
如果对方收到本端FIN报文时，对方的接收通道就会关闭。此时，如果对方也没有数据发给本端，那么对方也会发送FIN给本端，用于关闭从对方到本端的连接，这时候就可能出现ACK和FIN合在一起的情况。
当然，如果对方仍然有数据发送，那么就等数据发完，再发FIN来关闭连接，这时候就是四次挥手了。

应用层

实作一

实作二