＜TCP 协议内容分析＞＜1＞基于Wireshark分析TCP交互数据包_wireshark解析tcp报文的内容

(一) 目标&方法

为了可以更深入,更直观的理解TCP通信原理,理解TCP数据段格式，本文对 – 字符"A"通过TCP协议传输的数据包进行分析

TCP数据段格式

(二) 平台

• Linux - 实现TCP通信
• Wireshark - 实时捕获TCP传入和传出数据包

  • 安装包
    官方 - win64-3.4.9.exe
    官方 - macOS Intel 64-bit.dmg
    官方 - Source Code
  • 文章 ( 请自行评测! )
    ubuntu下安装-link1
    ubuntu下安装-link2

(三) 步骤

一. 实现TCP通信( TCP源码 - 文末附 )

传输的数据为 单字符 “A”

注意

1. TCP_Client.c 源码中服务器 IP 的更换
2. 注意双端要在同一网段内通信

二. 获取

1. 选择(网卡)通道

一般情况下是 客户端与那个IP通信 用到那个网卡,选择哪个即可
但是如果你是本地回环数据的话,数据不走网卡,所以选择虚拟网卡

<1> 方式一 开启软件默认弹出 双击选择

<2> 方式二 菜单栏-捕获-选项

2. 过滤 + 抓取

(1) 过滤引用指令

tcp.port == 8080    //记得回车
//这里的端口号是我的
//你需要自行更改成和你的程序内一致
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(2) 设置好过滤后开启抓取按钮

本程序实现的效果是

• tcp Client 发送字符 " A " 给 Server
• tcp Server 接收到后将 " A " 返回 Client

对应数据包共有 11 包

• 3包"握手" + 4包数据 + 4包"挥手"

(3) 运行程序 – 先运行服务端,在运行客户端 – 成功接收数据后
(4) 点击结束按钮,开始分析

三. 分析

1. 简要信息

-------------------------------- ( 详细请双击打开抓取的数据包自行解读 )--------------------------------

软件显示的数据栏非常的直观的标明了各种关键数据

名称	含义
No.	数据包编号
Times	时间
Source	源IP
Destination	目标IP
Protocol	协议
Length	包长
Info	其他信息

Info 的关键信息

首部信息

源端口号(前) -> 目标端口号(后)
Seq – 序列号 表示发送数据的位置,每发一字节数据 +1
Win – 窗口大小

首部 – 控制位( Control Flag )

ACK – ==1 应答有效, 表示已接收
SYN – ==1 希望建立连接
PSH – ==1 希望立刻传数据,==0 希望先缓存
FIN – ==1 希望断开连接

首部 – 选项( Options )

WS – Window Scale
SACK_PERM – SACK Permitted

数据信息

Len – 数据长度
MSS – 可发送最大长度

2. 拆解

由于本人是实现的本地回环,所以
60770表示Client
8080表示Server

<1>三次"握手"

目的 : 建立连接 – 关键点已标注

​ 从此开始
No. 53-55

53. Client 向 Server 发出请求连接 – SYN

54. Server 回应 Client – ACK,确认收到
    并且,发出连接请求 – SYN

55. Client 向 Server 回复 – ACK,确认收到

<2>传输数据

目的 : 传输数据 – 关键点已标注

No. 56-57

56. Client 向 Server 发送数据 – PSH
    及,重复一次 No. 54 的请求已收到(No. 55)

Len == 1 因为发送一个字节数据

57. Server 向 Client 回应 – ACK,确认收到

No. 58-59

58. Server 向 Client 发送数据 – PSH
    及,重复一次 No. 56 的请求已收到(No. 57)

Len == 1 因为发送一个字节数据

59. Client 向 Server 回应 – ACK,确认收到

<3>四次"挥手"

目的 : 断开连接 – 关键点已标注

No. 60-63

60. Client 向 Server 发出断开连接请求 – FIN
    及,重复一次 No. 58 的请求已收到(No. 59)

61. Server 向 Client 回应 – ACK,确认收到

62. Server 向 Client 发出断开连接请求 – FIN
    及,重复一次 No. 60 的请求已收到(No. 61)

63. Client 向 Server回应 – ACK,确认收到

    到此结束

3. ACK & Seq 变化

( 开始握手第一包 ACK == 0 , Seq == 0 )–Client

( 开始握手第二包 ACK == 1 , Seq == 0 )–Serve

一旦 - 回应上一包数据 - 确认接收后

下一包数据的 Seq = 当前ACK
下一包数据的 ACK+1

(四) 结语

愿大家前程可奔,岁月可忆!

-------------TCP源码

tcp_client.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

/** 
 * @berief: 主函数,建立tcp_client.c
 * @param:   argc    第几个参数
 * @param:   *arrgv[]    参数
 * @rote:   参数可以使用也可以不使用
 * @return: 0
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
    // while (1)
    // {    
        unsigned short port = 8080;  //端口号
        char *server_ip = "192.168.20.61";  //服务器ip
        char send_buf[512] = "A";
        char recv_buf[512] = "";
        int sockfd = 0;  //套接字文件标识符
        int err_log = 0;  //错误返回
        struct sockaddr_in server_addr;  //tcp通信中服务器地址结构体

        if(argc > 1)
        {
            server_ip = argv[1];
        }

        if (argc > 2)
        {
            port = atoi(argv[2]);  //char --> int
        }

        //初始化服务器地址
        bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));  //将地址的数据长清零
        server_addr.sin_family = AF_INET;  //tcp udp
        server_addr.sin_port = htons(port);  
        /*
            htons(unsigned short k)
            无符号短整型数值 --> 网络字节序
            大端模式--高字节存放在内存的低地址处
            --port == 0x1234
            ----内存中       addr    addr+1  
                            0x12    0x34
            ----网络字节序  0x34    0x12
        */
        inet_pton(AF_INET, server_ip, &server_addr.sin_addr); //将地址的点分十进制转换为2进制

        //创建通信端点--套接字
        sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
        if(sockfd < 0)
        {
            perror("socket");
            exit(-1);
        }

        //链接服务器
        err_log = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));
        if(err_log != 0)
        {
            perror("connect");
            close(sockfd);
            exit(-1);
        }

        //通信
        send(sockfd, send_buf, strlen(send_buf), 0);   // 向服务器发送信息
        recv(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);   // 接收服务器发回的信息
        printf("%s\n", recv_buf);
        
        //结束通信,关闭套接字文件标识
        close(sockfd);

        // sleep(5);
    // }
	return 0;
}
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tcp_server.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

/** 
 * @berief: 主函数,建立tcp_server.c
 * @param:   argc    第几个参数
 * @param:   *arrgv[]    参数
 * @rote:   参数可以使用也可以不使用
 * @return: 0
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
    char recv_buf[2048] = "";  //接收缓存区
    int sockfd = 0;  //通信使用的套接字文件标识符
    int connfd = 0;
    int err_log = 0;
    struct sockaddr_in my_addr;
    unsigned short port = 80000;  //监听端口号

    //可以修改端口号
	if(argc > 1)
	{
		port = atoi(argv[1]);
	}
    printf("TCP Server Started at port %d\n",port);

    //创建通信中套接字文件标识符
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

    //初始化服务器地址
    bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));  //地址清零  
    my_addr.sin_family = AF_INET;  //选择TCP/UDP模式
	my_addr.sin_port   = htons(port);
    /*
        htons(unsigned short k)
        无符号短整型数值 --> 网络字节序
        大端模式--高字节存放在内存的低地址处
        --port == 0x1234
        ----内存中       addr    addr+1  
                        0x12    0x34
        ----网络字节序  0x34    0x12
    */
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //将地址的32位无符号长整形转换为网络字节序

    //套接字与端口和地址的绑定
    printf("Binding server to port %d\n", port);
	err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    /** 
     * bind()
     * 对套接字-地址-端口绑定
    */
	if( err_log != 0)
	{
		perror("binding");
		close(sockfd);		
		exit(-1);
	}
    err_log = listen(sockfd, 10);  //套接字是否来连接
    /** 
     * 参数一   套接字
     * 参数二   请求队列中可以放入的最大链接数
    */
	if(err_log != 0)
	{
		perror("listen");
		close(sockfd);		
		exit(-1);
	}	

    printf("Waiting client...\n");

    while (1)
    {
        size_t recv_len = 0;
        struct sockaddr_in client_addr;  //保存客户端地址
        char client_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";  //保存客户端ip地址
        socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);  //初始化--必须

        //获取已建立的链接
        connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&cliaddr_len);  //获得已建立的链接
        if(connfd < 0)
        {
            perror("accept");
            continue;
        }

        inet_ntop(AF_INET,&client_addr.sin_addr,client_ip,INET_ADDRSTRLEN);
        printf("client ip = %s\n",client_ip);

        //接收
        while ((recv_len = recv(connfd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0)) > 0)
        {
            send(connfd,recv_buf,recv_len,0);
        }

        close(connfd);  //关闭已连接的套接字
        printf("client closed!\n");        
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}
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