实验17 TCP的运输连接管理
一、实验目的
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验证TCP的“三报文握手”建立连接。
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验证TCP的“四报文挥手”释放连接。
二、实验环境
Cisco Packet Tracer模拟器
三、实验过程
1.构建网络拓扑，只需要一台主机和一台服务器，即C/S模式，如图1所示。
图1 网络拓扑图
2.配置主机和服务器的相关信息，如图2，3所示。
图2 主机相关信息的配置
图3 服务器相关信息的配置
3.验证物理拓扑是否正确，在地址栏中输入服务器的地址，获取到服务器的内容之后，证明物理拓扑正确。如图4所示。
图4 物理拓扑的验证
4.调换至仿真模式，选择相关协议即HTTP协议和TCP协议。
图5 相关协议的选择
5.在运输层TCP连接中查看在数据包运输过程中PDU的相关信息，由于HTTP协议是使用TCP协议的，并且TCP是面向“连接”的，所以首先要先建立连接，如图6所示。查看主机中的具体封装细节，如图7所示。
图6 主机发送出数据包时的TCP信息
图7 具体的封装细节
6.来看看服务器是怎么处理的，点击捕获前进，当数据到达服务器之后，查看服务器上的PDU详情，如图8所示。再次点击捕获前进，当主机收到服务器对连接请求的确认时，再次查看确认报文的PDU信息，如图9所示。
图8 服务器接收数据包时的TCP信息
图9 主机接收确认报文段时的TCP信息
7.点击捕获前进，当服务器收到普通的TCP确认报文段之后，查看相关的PDU信息，如图10所示。
图10 服务器收到普通TCP确认报文段的PDU信息
8.在建立TCP连接之后，主机发送HTTP请求i报文给服务器，如图11所示。主机收到服务器发回的HTTP响应报文之后，就可以解析出具体的网页内容了。
图11 服务器收到的HTTP请求报文的PDU详情
9.运输层TCP连接的释放，主机发起运输层TCP连接的释放，如图12所示。服务器收到连接释放报文段之后，对其进行处理，处理细节如图13所示。
图12 主机发送TCP释放报文段TCP的相关信息
图13服务器对该报文的处理
10.然后服务器发送连接释放报文段给主机，到达主机之后，点击该报文段，看看主机对其的处理，如图14所示。再次点击捕获前进，普通确认报文段到达服务器，之后，看服务器怎么处理，如图15所示。
图14 主机对服务器确认TCP释放报文段的处理
图15 服务器对主机确认报文段的处理
四、实验小结
- TCP三次握手建立连接
在本次实验中，我们首先模拟了主机与服务器之间的TCP连接过程，验证了TCP协议的三次握手机制。在这一过程中，首先客户端发送SYN包以请求建立连接；接着，服务器接收到该SYN包后，回复SYN-ACK包，表示同意建立连接；最后，客户端收到SYN-ACK包后，发送ACK包以确认连接的建立。通过观察数据包中的TCP端口信息，我们清晰地看到了每个握手阶段的TCP报文段及其相关标志位的变化，成功验证了TCP三次握手的有效性。
- TCP四次挥手释放连接
在TCP连接的释放过程中，客户端和服务器通过发送FIN包和ACK包，完成了TCP的四次挥手过程。具体步骤如下：首先，客户端向服务器发送FIN包，请求释放连接；然后，服务器收到FIN包后，发送ACK包以表示同意释放连接，但仍保持连接状态，直到所有数据传输完成；接着，服务器发送FIN包以通知客户端数据传输已结束，准备关闭连接；最后，客户端收到FIN包后，发送ACK包以确认连接的关闭。通过分析数据包中的标志位及TCP端口信息，我们清晰地看到了每个挥手过程中的报文段，以及ACK和FIN包之间的交互，成功验证了TCP四次挥手的机制。
- HTTP请求的发送与响应
在成功建立TCP连接后，我们观察到HTTP请求的发送过程。在本次实验中，客户端发送了HTTP请求报文，服务器则通过TCP连接响应相应的HTTP响应报文。这一过程清楚地展示了TCP协议如何确保数据的可靠传输，并为HTTP协议提供了坚实的基础。通过这一实验，我对HTTP请求和响应的交互过程有了更深刻的理解，认识到TCP在其中的关键作用。
- 总结与反思
通过本次实验，我不仅验证了TCP三次握手和四次挥手的机制，还深入理解了TCP与HTTP协议之间的关系。实验让我认识到，TCP协议在网络数据传输中的重要性，尤其是在确保数据可靠性和完整性方面。同时，我也体会到数据包分析对于理解网络通信过程的重要性，这将对我今后的网络学习和实际应用产生积极的影响。