• 实验目的

通过分析从本地计算机到远程服务器传输150KB文件（包含《爱丽丝梦游仙境》文本）的TCP段，深入研究TCP的行为。

- 学习TCP如何使用序列号和确认号来提供可靠的数据传输。

- 观察TCP的拥塞控制算法——慢启动和拥塞避免——的实际操作。

- 研究TCP的接收方广告的流量控制机制。

- 简要了解TCP连接的建立过程。

- 调查本地计算机与服务器之间TCP连接的性能（吞吐量和往返时间）。

• 实验步骤

1. 捕捉从计算机网络到远程服务器的批量TCP传输

（1）启动 Web 浏览器。在http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/alice.txt查看 Alice in Wonderlan的ASCII档案文件。将此文件存储在计算机上的某个位置。

（2）接下来去http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/TCP-wireshark-file1.html.你将会看到如下图的网页，使用此表单中的“Browse…”按钮在计算机上输入包含 Alice in Wonderland的文件名(完整路径名)(或手动执行)。这个时候请不要按下“Upload alice.txt fifile”按钮。

（3）启动 Wireshark 并开始数据包捕获 (Capture→ Start)，然后在 Wireshark 数据包捕获选项视窗上按OK (我们可以在捕获数据包开始前设置捕获过滤器，以便滤除无用的数据包，减少TCp协议分析的干扰。)(详细操作因Wireshark 版本略有不同)。

（4）返回浏览器，按“Upload alice.txt fifile” 按钮将文件上传到gaia.cs.umass.edu服务器。文件上传后，浏览器窗口中会显示一条简短的祝贺消息。

（5）停止 Wireshark 数据包捕获。

1. 第一眼看到捕捉的踪迹

首先，在 Wireshark 视窗顶部的显示的过滤器指定窗口中输入“tcp”（小写，无引号，并且不要忘记在输入后按 enter 键！），过滤 Wireshark 视窗中显示的数据包。可以看到SYN讯息的初始三次握手，也可以看到HTTP POST的讯息。

利用下载的 http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip 档案，打开其中的 Wireshark 捕获的数据包文件 tcp-ethereal-trace-1 （即下载跟踪包并打开 Wireshark 中的跟踪包；见附注 2）。在回答问题时，您应该提交用于回答问题的跟踪内的数据包的列印输出。加上适当的注释以解释您的答案。 要印出数据包，请使用文件 - >列印，选择仅选定数据包，选择数据包摘要行，然后选择回答问题所需的最小数据包详细信息量。

• 问题：

1. 将文件传输到 gaia.cs.umass.edu 的客户端计算机（源）使用的 IP 地址和TCP 端口号是什么？ 

IP地址：192.168.1.102   TCP端口号：1161

1. gaia.cs.umass.edu 的 IP 地址是什么？在哪个端口号上发送和接收此连接的TCP 区段？    

 IP地址：128.119.245.12   TCP端口号：80

如果您能够连网使用WireShark创建自己的跟踪包，请回答：

1. 客户端计算机（源）将文件传输到 gaia.cs.umass.edu 所使用的 IP 地址和TCP 端口号是多少？

客户端IP：10.68.164.208  端口：52253

gaia.cs.umass.edu IP：110.43.89.7  端口：80

1. TCP基础知识（根据数据包文件 tcp-ethereal-trace-1 ）

针对TCP段回答一下问题：

1. 您的客户端计算机 (源) 用于传输文件t o gaia.cs.umass.edu的IP地址和TCP端口号是什么？gaia.cs.umass.edu接收文件时使用的IP地址和端口号是多少。

客户端IP：192.168.1.102  端口：1161

gaia.cs.umass.edu IP：128.119.245.12 端口：80

1. 用于启动客户端计算机与gaia.cs.umass.edu之间的TCP连接的TCP SYN段的序列号是多少？段中是什么将段标识为SYN段？

SYN段的序列号：0；绝对序列号为：232129012

在TCP（传输控制协议）段中，是FLAGS字段将段标识为SYN段。

1. gaia.cs.umass.edu在回复SYN时发送给客户端计算机的SYNACK段的序列号是多少？SYNACK数据段中的确认字段的值是多少？gaia.cs.umass.edu是如何确定这个值的？段中是什么将段标识为SYNACK段？

SYNACK段的序列号：0    绝对序列号：883061785

确定字段的值：1       绝对确定号：232129013

根据SYN段中Next Sequence Number。

FLAGS字段将段标识为SYNACK段。

1. 包含HTTP POST命令的TCP段的序列号是多少？注意，为了找到POST命令，您需要深入挖掘真实窗口底部的包内容字段，在其数据字段中寻找带有“POST”的段。

序列号为：1

其中http post相关信息包含在[Reassembled PDU in frame: 199]

1. 请考虑将包含HTTP POST的TCP段作为TCP连接中的第一个段。TCP连接中的前六个段（包括包含HTTPPOST的段）的序列号是什么？每个片段是在什么时候发送的？每个片段的ACK是什么时候收到的？给定每个TCP段的发送时间和收到其确认的时间之间的差异，这六个段中每个段的RTT值是多少？收到每个ACK后，估计RTT值（见第237页）？假设估计的dRTT值等于第一个段所测量的RTT，然后使用第237页的sepatedRTT方程计算。

注意： Wireshark有一个很好的功能，允许您为发送的每个 TCP 区段绘制RTT。 在从客户端发送到gaia.cs.umass.edu服务器的“捕获的数据包列表”窗口中选择一个TCP段。 然后选择：Statistics-> TCP Stream Graph-> Round Trip Time Graph

EstimatedRTT=0.875∗EstimatedRTT+0.125∗SampleRTT

• 第一段：

EstimatedRTT=0.02746second

• 第二段：

EstimatedRTT=0.875*0.02746+0.125*0.035557=0.0285second

• 第三段：

EstimatedRTT=0.875*0.0285+0.125*0.070059=0.0337second

• 第四段：

EstimatedRTT=0.875*0.0337+0.125*0.114428=0.0438second

• 第五段：

EstimatedRTT=0.875*0.0438+0.125*0.139894=0.0558second

• 第六段：

EstimatedRTT=0.875*0.0558+0.125*0.189645=0.0725second

1. 前六个TCP段的长度是多少？1460
2. 收到的整个跟踪的最小可用缓冲空间量是多少？缺少接收者缓冲区空间是否限制了发送者？

在gaia.cs.umass.edu为整个跟踪的最小缓冲区空间量(接收器窗口)是5840字节。

该接收器窗口稳步增长，直到最大接收器缓冲器大小达到62780字节。通过检查此跟踪，发送器永远不会因为接收器缓冲区空间不足而受到抑制。

1. 跟踪文件中是否存在重传输的段？为了回答这个问题，您检查了什么（在跟踪中）？

没有重传输的段。通过检查跟踪文件中TCP数据段的序列号。在该轨迹的时间序列图(Stevens)中，从源(192.168.1.102)到目的地(128.119.245.12)的所有序列号都随着时间单调递增。如果存在重传数据段，则该重传数据段的序列号应小于其相邻数据段的序列号。

1. 接收者通常在ACK中承认多少数据？您能否识别接收器选择每其他接收段的情况（参见文本第245页的表3.2）。

通常在ACK中确认1460bit数据。TCP是累计确认的，一般接收方每隔一个接收到的区段才发送确认。

例如：第60号是对第54号和55号数据的确认，所以确认的数据为1460*2=2920bit。

1. TCP连接的吞吐量（单位时间传输的字节）？解释您是如何计算这个值的。

TCP吞吐量=总数据量/总传输时间。

可以通过第一个TCP数据段的序列号(即，对于第4号数据段为1字节)和最后一个确认确认的序列号(对于第202号数据段，为164091字节)之间的差来计算发送的总数据量。总数据量=164091-1=164090。

则：总传输时间=5.45583-0.026477=5.4294second。

那么tcp连接的吞吐量=164090/5.4294=30222字节/second。

1. TCP拥塞控制

现在让我们检查从客户端服务器的每单位时间发送的数据量。而不是（繁琐地！）从 Wireshark 窗口中的原始数据计算这些数值，我们将使用 Wireshark 的TCP 图形工具 – 时序图（Stevens） - 来绘制数据。

在 Wireshark 的“捕获数据包列表”窗口中选择一个 TCP 区段。然后选择菜单：Statistics-> TCP Stream Graph-> Time-Sequence-Graph（Stevens）。您应该看到一个类似于下图的图，该图是根据 http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip 中的跟踪数据包 tcp-ethereal-trace-1 中捕获的资料所创建的。（见前面的附注）：

这里，每个点代表一个发送的 TCP 区段，绘制区段的序列号与发送的时间。 请注意，堆叠在一起的一组点表示发送方背靠背发送的一系列数据包。

根据在 http://gaia.cs.umass.edu/wireshark-labs/wireshark-traces.zip 中的数据跟踪包tcp-ethereal-trace-1 内容回答以下有关 TCP 区段的问题

1. 使用时序图（Stevens）绘图工具查看从客户端发送到 gaia.cs.umass.edu 服务器的区段的序列号与时间关系图。您能否确定 TCP 的慢启动阶段的开始和结束位置，以及拥塞避免接管的位置？ 评论测量的数据与我们在文本中研究过的TCP的理想化行为不同的方式。

慢启动：TCP窗口增长，第二个TCP段（分组5）发生。发送窗口呈指数型增长。

拥塞避免：

• 实验收获

1. 通过实验，深入理解TCP协议的三次握手、数据传输、重传机制以及流量控制和拥塞控制等机制。
2. 实验中可以观察到每个TCP段（数据包）都被赋予一个序列号，这样接收方就可以对接收到的数据进行排序，并检测重复或丢失的数据包。确认号则用于告知发送方哪些数据已经被成功接收。
3. 实验中可以观察到TCP的拥塞控制算法，如慢启动和拥塞避免，以及接收窗口流量控制机制。
4. 本次使用HTTP POST方法而不是GET方法，因为需要把大量的数据从计算机传输到另一台计算机。POST方法不会限制请求体的大小，而GET方法的URL长度有限制。
5. 实验中可以研究计算机和服务器之间TCP连接的性能，如吞吐量和往返时间（RTT）。