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抓包分析TCP三次握手

抓包分析TCP三次握手

我们都知道TCP的连接的建立是通过三次握手,连接的断开是通过四次挥手完成。大部分人是从大学网络老师的讲课中得知,或者从baidu或者google搜索学习这一过程。但是这些都是理论的,并且很难被记住。

 

今天我们就通过抓包的方式,用抓到的实际的包来分析这一过程的建立。

 

我们所使用的抓包工具是:

Microsoft Network Monitor 3.4.

 

硬件环境是:

一台笔记本,一台pc.

 

网络环境是:

笔记本通过无线连接网络, pc通过有线连接网络。

 

软件环境:

两台都是xp, 有两个简单的测试程序,tcp 的服务器S和客户端C。服务器部署在pc上,客户端部署在笔记本上。

Network Monitor运行在客户端,也就是笔记本上。

服务端IP:192.168.200.128, 监听端口6001

客户端IP:192.168.200.107

 

好了,我们现在开始。启动抓包工具,start new capture, 在filter中输入, Tcp.SrcPort==6001 || Tcp.DstPort==6001, 然后apply, 接下来我们就可以启动抓包了。

 

启动服务器S,然后用客户端C去连接。

很快我们就可以看到总共有3个包进出:

 

184    9:42:45 2011-4-29    22.2968750    TestTCPClient.exe    192.168.200.107    192.168.200.128    TCP      TCP:Flags=……S., SrcPort=1086, DstPort=6001, PayloadLen=0, Seq=278035085, Ack=0, Win=16384 (  ) = 16384    {TCP:33,
IPv4:32}

 

185    9:42:45 2011-4-29    22.2968750    TestTCPClient.exe    192.168.200.128    192.168.200.107    TCP    TCP:Flags=…A..S., SrcPort=6001, DstPort=1086, PayloadLen=0, Seq=3353324968, Ack=278035086, Win=65535 ( Scale factor
not supported ) = 65535    {TCP:33, IPv4:32}

 

186    9:42:45 2011-4-29    22.2968750    TestTCPClient.exe    192.168.200.107    192.168.200.128    TCP    TCP:Flags=…A…., SrcPort=1086, DstPort=6001, PayloadLen=0, Seq=278035086, Ack=3353324969, Win=17520 (scale factor 0x0)
= 17520    {TCP:33, IPv4:32}

 

第一个包是从客户端(192.168.200.107)发出,当然是这样,因为连接的建立肯定是由客户端想服务端发起,目的地址就是我们的服务器所在的pc的ip 地址和端口,服务器的端口是我们事先设定的,而客户端的端口则是tcp协议栈分配的,这里可以看出,客户端通讯端口的分配时在第一次发包时就已经确定好了的,其实这个过程在rfc在有个专门的术语来描述,TCB的建立(transmit control block)。这也就是我们在学校老师讲的第一次握手。

为了更好的分析这个包,我们引入tcp的包结构:

 

以及整个包的二进制表示:

00 1A A0 C6 BC 79 00 13 02 4A 3A 8A 08 00 45 00 00 30 09 F6 40 00 80 06 DE 94 C0 A8 C8 6B C0 A8 C8 80 04 3E 17 71 10 92 7A 8D 00 00 00 00 70 02 40 00 8A 13 00 00 02 04 05 B4 01 01 04 02

 

这个包里面其实包含了Ethernet header, IP header, TCP header. 为了更加清晰对这个包分析,我么顺带也把其他两个包的格式列出:

                                     IP包格式

 

 

 

 

好了有了这些东西我们就分析包里面的东西,我是以图片的形式展示给大家:

(抱歉,可能图片有点丑,因为我是用微软的画图程序画的)

 

 

上面的以太网头部分我们只是标出它的位置,并不做详细的分析,IP包头部分我们只看里面的最后8个字节,分别为源IP地址,这里看到正是我们的客户端,也就是笔记本的Ip地址;还有目的IP地址,正是我们的服务端的Ip地址,也就是pc的Ip地址。

纠正一下:上图中端口0186应为1086,属于笔误。

对于TCP的包头结构,我做了详细的分析,只有’Data offset, reserved and flag’这四个字节需要进一步的说明,因为几个部分不是字节对齐的,reserved and flag都是6bit,所以不能简单一眼看出,需要把他们转换成二进制表示:

 

1100000000000010

 

红色部分表示偏移量:1010刚好是5,注意这里的5,并不是5个字节,而是5个偏移量单位,而偏移量单位为4个字节,这样总偏移量就刚好是我们tcp包头的大小20个字节。

蓝色部分是保留部分,必须全是0.

绿色部分是标志位,分别代表:

紧急比特URG——当URG=1时,表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
确认比特ACK——只有当ACK=1时确认号字段才有效。当ACK=0时,确认号无效。
PSH
复位比特RST(Reset) —— 当RST=1时,表明TCP连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立运输连接。
同步比特SYN——同步比特SYN置为1,就表示这是一个连接请求或连接接受报文。
终止比特FIN(FINal)—用来释放一个连接。当FIN=1时,表明此报文段的发送端的数据已发送完毕,并要求释放运输连接。

可以看到,第一个请求包,只有SYN标志位是置为1的,其他均为0,表示发起一个连接。

 

到此第一个包我们就分析完毕。接下来用同样的方法来分析剩下的两个包。

第二个包

00 1A A0 C6 BC 79 00 13 02 4A 3A 8A 08 00 45 00 00 30 09 F6 40 00 80 06 DE 94 C0 A8 C8 6B C0 A8 C8 80 04 3E 17 71 10 92 7A 8D 00 00 00 00 70 02 40 00 8A 13 00 00 02 04 05 B4 01 01 04 02

 

源IP变成了192.168.200.128,端口是6001; 而目的IP变成了192.168.200.107,端口是1086.可以看出这是服务器那边的机器发给客户端的包。

然后看flag部分是:

 

1110000000010010

 

对照tcp包结构就可以看出这个包中,ACK和SYN均置为1,其余均为0.

也就是服务器回应给发起连接的客户端的包中ACK和SYN均被置位。

 

第三个包:

1A A0 C6 BC 79 00 13 02 4A 3A 8A 08 00 45 00 00 28 09 F7 40 00 80 06 DE 9B C0 A8 C8 6B C0 A8 C8 80
 04 3E 17 71 10 92 7A 8E C7 DF AD A9 50 10 44 70 3C CE 00 00

源IP:192.168.200.107,端口1086;

目的IP:192.168.200.128,端口6001;

flag部分是:

 

1110000000010000

 

只有SYN置为1,其余均为0,包括ACK。

 

这样整个连接就建立了。

 

下面用图示的方式简单的表示我们上面分析的结果:



 

 

到此结束。

 

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