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《计算机网络》
实验报告
郑州大学信息工程学院
实验五：TCP可靠传输和重传分析
【实验目的】
1、掌握TCP可靠传输原理；
2、掌握TCP的超时重传和快重传机制；
3、了解Linux下iptables命令的使用方法。
【实验步骤与结果记录】
要求：根据实验指导书中的实验内容和步骤，认真完成实验。采取截图、拍照等形式记录自己的实验步骤和结果。（可根据需要加页）
步骤1:修改 Linux系统参数。
- 在 Linux中，执行如下命令，修改TCP连接的接收缓存参数，减少 Linux分配的接收缓存，降低接收窗口值。
Syscti -w net.ipv4.tcp_rmem= ‘4096 65536 65536’
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MeThun0D-1637049102160)(media/image2.png)]{width=“5.7625in” height=“0.7305555555555555in”}
- 在Linux中，执行如下命令，关闭SACK选项，避免执行基于SACK的重传算法。
Sysctl -w net.ipv4.tcp_sack=0
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7nfQQmKm-1637049102162)(media/image3.png)]{width=“4.739583333333333in” height=“0.6354166666666666in”}
步骤2:创建虛拟网络拓扑。
(1) 本实验和实验三采用相同的网络拓扑
(2) 利用脚本程序 script3.1可以创建本实验的虚拟网络拓扑。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5dxEVn2u-1637049102162)(media/image4.png)]{width=“5.764583333333333in” height=“3.966666666666667in”}
步骤3:为虚拟网络拓扑中的各路由器配置静态路由
(1) 本实验和实验三采用相同的网络拓扑，路由配置也一样。
(2) 利用脚本程序 script3.2可以配置各路由器的静态路由。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2zpqIJgr-1637049102163)(media/image5.png)]{width=“5.7659722222222225in” height=“2.047222222222222in”}
步骤4:关闭网卡 offload功能，将运输层封装时需要的计算还给CPU.
(1) 本实验关闭 offload的方法与实验三相同。
(2) 利用脚本程序 script3.3可以关闭网卡 offload功能。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pzhvfRq4-1637049102163)(media/image6.png)]{width=“5.7625in” height=“3.952777777777778in”}
步骤5:在路由器RA上，用 iptables设置规则，模拟丢包
(1) 执行如下 Linux命令，在路由器RA中，用 iptables设置规则，以10%的概率丢弃目的地址为192.168.57.254(ns57C)的IP数据报。
ip netns exec RA iptables -l FORWARD -d 192.168.57.254 -m statistic --mode random --probability 0.1 -j DROP
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KfN1OACx-1637049102163)(media/image7.png)]{width=“5.7625in” height=“0.46111111111111114in”}
步骤6:打开两个终端窗口，分别模拟主机ns56A和主机ns57C.
(1) 本实验与实验三一样，利用网络命名空间ns56A和ns57C模拟两台通信的主机，模拟主机的方法与实验三相同。
(2) 打开一个终端窗口，利用 Linux命令bash将本窗口模拟成主机ns56A的
终端。
执行如下 Linux命令
ip netns exec ns56a bash
执行上述命令后，该终端窗口模拟了主机ns56A的终端
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0jYgFczf-1637049102164)(media/image8.png)]{width=“4.570138888888889in” height=“2.4631944444444445in”}
(3) 再打开一个终端窗口，利用 Linux命令bash将本窗口模拟成主机ns57C
的终端。
执行如下 Linux命令：
ip netns exec ns57c bash
执行上述命令后，该终端窗口模拟了主机ns57C的终端。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Vdfhxlfh-1637049102165)(media/image9.png)]{width=“4.543055555555555in” height=“2.879166666666667in”}
步骤7:在主机ns5A上创建一个100K字节长度的文件备用。
(1) 在主机ns56A的模拟终端中，执行如下命令，创建一个100K字节长度的文件，命名为100K.0
truncate -s 100K 100K.0
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-F1MR6F8B-1637049102166)(media/image10.png)]{width=“4.333333333333333in” height=“0.6354166666666666in”}
步骤8:在主机ns56A上启动 Wireshark,在接口tap56A上启动抓包。
(1) 新开一个终端窗口，执行如下命令，在主机ns56A上后台启动 Wireshark.
ip netns exec ns56A wireshark &
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rzhLkCy4-1637049102167)(media/image11.png)]{width=“5.763888888888889in” height=“1.6708333333333334in”}
(2) 在 Wireshark窗口中选择接口tap56A,启动抓包。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YhjjYVty-1637049102167)(media/image12.png)]{width=“3.7888888888888888in” height=“2.6569444444444446in”}
步骤9:在主机ns57C上打开TCP服务程序。在主机ns56A上打开TCP客户程序，然后通过网络将主机ns56A上的100K.0文件发送到主机ns57C
(1) 在主机ns57C的模拟终端中，执行如下命令，在4499端口打开TCP服务，并将输出重定向到文件100K.1
nc -lv 4499 > 100K.1
执行上述命令后，通过TCP连接收到的字符将被保存到文件100K.1中。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DpBIx5mn-1637049102168)(media/image13.png)]{width=“4.75in” height=“1.5833333333333333in”}
(2) 在主机ns56A的模拟终端中，执行如下命令，打开TCP客户程序，指定
TCP服务程序的IP地址和端口，并将输入重定向到文件100K.0.
nc 192.168.57.254 4499 < 100K.0
执行上述命令后，TCP连接建立后，会自动读取文件100K.0,并从TCP连接发送出去。
(3) 文件100K.0发送完成后，ns56A上的nc命令会主动释放TCP连接。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KK4qRaff-1637049102168)(media/image14.png)]{width=“5.15625in” height=“0.6041666666666666in”}
步骤10:在 Wireshark中停止抓包，保存抓包结果文件并分析本次TCP通信，理解TCP超时重传机制和快重传机制。
(1) 如果抓包结果中没有出现快重传，可以重复执行实验步骤8-10,直至抓到理想的结果。
(2) 如果抓包结果中没有出现超时重传，可以重复执行实验步骤8-10,直至抓到理想的结果。
(3) 如果抓包结果中没有出现部分ACK,可以重复执行实验步骤8-10,直至抓到理想的结果。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tjtmS4U7-1637049102169)(media/image15.png)]{width=“3.7694444444444444in” height=“3.261111111111111in”}
【问题与分析】
1、本实验要求捕获到TCP超时重传事件，快重传事件和部分ACK事件，你在实验中捕获这几种事件时，操作系统为主机ns56A上的TCP客户程序分配的端口号是多少，如果这些事件是分多次捕获的，请分别给出客户进程的端口号。截图说明。
36122
超时重传
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Kr9w3zOi-1637049102169)(media/image16.png)]{width=“5.7652777777777775in” height=“0.35833333333333334in”}
快重传
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZCoV6yh3-1637049102169)(media/image17.png)]{width=“5.768055555555556in” height=“0.34305555555555556in”}
部分ACK重传
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-EuoPxbYZ-1637049102170)(media/image18.png)]{width=“5.7652777777777775in” height=“0.19583333333333333in”}
2、在你的实验结果中，任意选择一个超时重传的报文段，分析并回答以下问题：
(1) wireshark给这个超时重传报文段的编号是多少？分析超时重传报文段的首部，截图并填写表5.1。
表5.1 超时重传报文段分析
wireshark给重传报文段的编号 22
源端口 36122
目的端口 4499
序号（相对序号） 8193
数据偏移 32 bytes
窗口 7300
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2XRYZa4M-1637049102170)(media/image19.png)]{width=“5.758333333333334in” height=“3.251388888888889in”}
(2) 这个超时重传报文段重传的原TCP报文段的编号是多少，分析原TCP报文段的首部，截图并填写表5.2。
表5.2原TCP报文段分析
wireshark给原报文段的编号 16
源端口 36122
目的端口 4499
序号（相对序号） 8193
数据偏移 32 bytes
窗口 7300
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-D8uRJRxC-1637049102171)(media/image20.png)]{width=“5.756944444444445in” height=“2.6145833333333335in”}
(3) 超时重传报文段发送之前，共收到几次对该报文段的前一个报文段的ACK确认？该超时重传报文段触发过快重传么？该报文段与原报文段的时间间隔是多长？截图说明你的分析过程。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QhJl1o28-1637049102171)(media/image21.png)]{width=“5.7625in” height=“0.7479166666666667in”}
1次，没有触发快重传，在发送该报文前，7号报文发生丢包，出现重复ACK，在接收到7号报文后，服务器直接发送对16号报文前一个报文的确认。
时间间隔：1.202 - 1.001 = 0.201s
3、在你的实验结果中，任意选择一个快重传的报文段，分析并回答以下问题：
(1) wireshark给这个快重传报文段的编号是多少？分析超时重传报文段的首部，截图并填写表5.3。
表5.3 快重传报文段分析
wireshark给快重传报文段的编号 74
源端口 36122
目的端口 4499
序号（相对序号） 31361
数据偏移 32 bytes
窗口 7300
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VLglTZrh-1637049102172)(media/image22.png)]{width=“5.759722222222222in” height=“3.0in”}
(2) 这个快重传报文段重传的原TCP报文段的编号是多少，分析原TCP报文段的首部，截图并填写表5.4。
表5.4原TCP报文段分析
wireshark给原报文段的编号 52
源端口 36122
目的端口 4499
序号（相对序号） 31361
数据偏移 32 bytes
窗口 7300
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SOTEbi8w-1637049102172)(media/image23.png)]{width=“5.764583333333333in” height=“3.4541666666666666in”}
(3) 快重传报文段发送之前，共收到几次对该报文段的前一个报文段的ACK确认？截图说明你的分析过程。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-apcwc2IX-1637049102172)(media/image24.png)]{width=“5.753472222222222in” height=“0.8243055555555555in”}
3次，分别是69，71，72号报文
4、在你的实验结果中，找到一次主机ns57C发给主机ns56A的部分ACK报文段。分析这次快重传过程中，引起快重传的丢失报文段、快重传报文段、快重传之前ns56A发送的最后一个报文段、部分ACK报文段，截图并填写表5.5。
表5.5部分ACK分析
wireshark给丢失报文段的编号 111
wireshark给快重传报文段的编号 121
wireshark给快重传之前ns56A发送的最后一个报文段的编号 119
wireshark给部分ACK报文段的编号 126
丢失报文段的序号（相对序号） 63217
丢失报文段的数据部分长度 1448（字节）
快重传报文段的序号（相对序号） 63217
快重传之前ns56A发送的最后一个报文段的序号（相对序号） 71905
快重传之前ns56A发送的最后一个报文段的数据部分长度 1448（字节）
快重传发生时，ns56A发送的最后一字节的编号 64664
部分ACK报文段的确认号（相对确认号） 1
ns56A收到部分ACK报文段后，是如何处理的？截图说明你的分析过程。
丢失报文段（111）：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-arM5vpty-1637049102173)(media/image25.png)]{width=“5.2868055555555555in” height=“2.783333333333333in”}
快重传报文段（121）：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OywZZN4F-1637049102174)(media/image26.png)]{width=“4.732638888888889in” height=“2.870138888888889in”}
快重传之前ns56A发送的最后一个报文段（119）
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mQPwxv7C-1637049102174)(media/image27.png)]{width=“5.7625in” height=“2.966666666666667in”}
部分ACK报文段（126）
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wjq5XqKJ-1637049102174)(media/image28.png)]{width=“5.764583333333333in” height=“2.842361111111111in”}
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