计算机网络实验报告Exp8

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Exp8: UDP报⽂分析

⼀、实验⽬的

了解 UDP 协议的⼯作原理

⼆、实验任务

使⽤Wireshark快速了解UDP协议

三、实验过程

3.1 UDP 协议

⽤户数据报(UDP)协议是运输层提供的⼀种最低限度的复⽤/分解服务，可以在⽹络层和正确的⽤户即进程间传输数据。UDP 是⼀种不提供不必要服务的轻量级运输协议，除了复⽤/分⽤功能和简单的差错检测之外，⼏乎就是 IP 协议了，也可以说它仅提供最⼩服务。UDP 是⽆连接的，因此在两个进程通信前没有握⼿过程。UDP 协议提供⼀种不可靠数据传输服务，也就是说，当⼀个进程讲⼀个报⽂发送进 UDP套接字时，UDP 协议并不保证该报⽂将到达接收进程。也正是由于 UDP 不修复错误，因此到达接收进程的报⽂也可能是乱序到达的。UDP 是⾯向报⽂的，这是因为 UDP 并不会对应⽤层传递下来的报⽂进⾏任何处理，对于报⽂的边界信息都会保存，向下交付时交付的是完整报⽂。

3.2 UDP 报⽂结构

UDP ⾸部只有 4 个字段：源端⼝号、⽬的端⼝号、⻓度、校验和，其中每个字段由 2 个字节组成。

3.3 实验操作

  1. 在 Wireshark 中捕获数据包，然后执⾏⼀些会导致主机发送和接收多个 UDP 数据包的操作。也可以什么也不做，仅执⾏ wireshark 捕获以便获取其他程序发给您的 UDP 数据包。有⼀种特殊情况：简单⽹络管理协议（SNMP）在 UDP 内部发送 SNMP 消息，因此可能会在跟踪中找到⼀些SNMP 消息（以及 UDP 数据包）。

  2. 停⽌数据包捕获后，设置数据包筛选器，以便 Wireshark 仅显示在主机上发送和接收的 UDP 数据包。 选择其中⼀个 UDP 数据包并在详细信息窗⼝中展开 UDP 字段。

task1:

从跟踪中选择⼀个 UDP 数据包。从此数据包中，识别并确定 UDP ⾸部字段，请为这些字段命名并将实验结果附在实验报告中。

UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节，
1.源端口： 源端口号，需要对方回信时选用，不需要时全部置0.
2.目的端口：目的端口号，在终点交付报文的时候需要用到。
3.长度：UDP的数据报文的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）
4.校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。

下面这段报文节选自Wireshark捕捉到的一个UDP数据包

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User Datagram Protocol, Src Port: 52355, Dst Port: 8000
    Source Port: 52355  		# 源端口
    Destination Port: 8000	# 目标端口
    Length: 76							# 长度为76字节
    Checksum: 0x1545 [unverified] # 检验和
    [Checksum Status: Unverified]	
    [Stream index: 4]
    [Timestamps]
    UDP payload (68 bytes) # 数据部分是总长度减去首部的长度

task2:

根据选择的UDP数据包，确定 UDP 报头字段的⻓度，请将实验结果附在实验报告中。

我们发现这个UDP报头字段的长度是8个字节，因为每个字段长度为两个字节：

Source Port: cc 83 ， 转换成十进制就是52355，即端口号

Destination Port：1f 40,转换成十进制就是8000

Length: 00 4c,转换成十进制就是76 也就是报文长度

task3:

UDP⾸部中的⻓度字段的值指的是什么？使⽤捕获的 UDP 数据包进⾏验证，请将实验结果附在实验报告中。

UDP的数据报文的长度（包括首部和数据）其最小值为8（只有首部）。

比如说这个UDP报文，首部的长度是8个字节，data部分如下：

‘

我们发现Data部分的长度是68个bytes，从十六进制数字中也可以看出一共有68个字节。

task4:

UDP 有效负载中可包含的最⼤字节数是多少？请将实验结果附在实验报告中。

因为UDP首部中，长度的字段只有2个字节也就是16位。所以能表示的最大数为$2^{16}-1=65535$ 。又UDP首部占据了8字节，所以有效负载中可包含的最⼤字节数是 $65535-8 = 65527$ 字节。

⾸先先认识下有效负载：

有效负载是被传输数据中的⼀部分，⽽这部分才是数据传输的最基本的⽬的，和有效负载⼀同被传送的数据还有：数据头或称作元数据，有时候也被称为开销数据，这些数据⽤来辅助数据传输。

task5:

最⼤可能的源端⼝号是多少？请将实验结果附在实验报告中。

因为端口号也只有2个字节，因此最大能表达的数为65535，因此最大可能的源端口号是 65535

在之前我们编写的UDP Provider和UDP searcher文件当中，我们可以来验证这个结论：

当我们申请65535端口的时候，是可以正常利用UDP来发送数据处理数据的

但是当我们申请65536端口的时候，Java会给我们一个报错，说 Port out of range,说明 65536接口是非法的。

task6:

根据选择的UDP数据包指出UDP的协议号是多少？请以⼗六进制和⼗进制表示法给出答案，并将实验结果附在实验报告中。

协议号指的是一个协议在IP包头中的一个字段,IP头中的协议号用来说明IP报文中承载的是哪种协议.目的主机收到IP包后，根据IP协议号确定送给哪个模块（TCP/UDP/ICMP…）处理，送给TCP/UDP模块的报文根据端口号确定送给哪个应用程序处理。

我们在IPV4报文中找到了UDP的协议号，是17

用同样的方法可以找到

TCP的协议号是6

HTTP的协议号是80

DNS的协议号是53

task7:

观察发送 UDP 数据包后接收响应的 UDP 数据包，这是对发送的 UDP 数据包的回复，请描述两个数据包中端⼝号之间的关系。(提示：对于响应 UDP ⽬的地应该为发送 UDP 包的地址。）请将实验结果附在实验报告中。

我们找到了这样一组发送UDP数据包和响应的UDP数据包。

他们的编号是532493和532494。

532493 这个包的源地址是：192.168.31.15也就是我本地的电脑地址，目的地址是180.153.91.44 ，源端口是52355，目的端口是8000

532494 这个包的原地址是：180.153.91.44，而目的地之是192.168.31.15, 源端口是8000，目的端口是52355

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