实验内容

1.编写TCP server
2.编写TCP client
3.使用Wireshark抓取并解读TCP三次握手报文段
4.使用Wireshark抓取并解读TCP数据传输报文段
5.使用Wireshark抓取并解读TCP释放连接报文段

基本要求

1.了解TCP server socket与TCP client socket之间的通信过程
2.学会使用Java语言编写服务程序
3.学会使用Java语言编写客户程序
4.理解TCP三次握手
5.理解TCP的可靠传输过程
6.理解TCP的连接释放过程

相关知识

TCP上的server与client之间的通信过程
TCP上的server与client之间的通信过程如下图所示：

Java应用程序建立一个TCP server的步骤（参看帮助文档）

（1）创建ServerSocket对象，方法之一是
public ServerSocket(int port,int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException
例如，建立一个server socket, 并绑定到指定端口port和ip：
String ip=”192.168.1.101”;
int port = 12345;
ServerSocket ss1 = new ServerSocket(port,1,InetAddress.getByName(ip));
（2）调用ServerSocket的accept()方法，监听向本socket发送的连接请求并接受这个请求。此方法在连接建立之前处于阻塞状态。其方法头是
public Socket accept() throws IOException, 例如语句
Socket connection = ss1.accept();
accept()方法返回一个Socket类型的引用，即connection的类型是Socket。可调用Socket的getInetAddress()，getPort()方法得到对方的IP地址和端口号，例如
connection.getInetAddress().getHostAddress() //得到对方IP地址
connection.getPort() //得到对方端口号
（3）调用Socket的getInputStream()方法，返回此socket的输入流，用于读入数据。其方法头是
public InputStream getInputStream() throws IOException，例如
InputStream input= connection.getInputStream();
调用InputStream的read方法接收对方数据，例如语句
byte[] recv = new byte[1024];
int n = input.read(recv);
从输入流读入输入数据，存放在recv字节数组中，read方法返回本次实际读入的字节数。下列语句可获得recv中实际接收的字节。
byte[] message = new byte[n];
//message存放recv中实际接收的字节
System.arraycopy(recv, 0, message, 0, n);
（4）调用Socket的getOutputStream()方法，返回此socket的输出流，用于写数据。其方法头是
public OutputStream getOutputStream()throws IOException，例如
OutputStream output= connection.getOutputStream();
调用OutputStream的write方法向对方写数据，例如
output.write(recv);
向输出流写入存放在recv字节数组中的数据。
（5）传输结束后，关闭所有资源，例如
input.close();
output.close();
connection.close();

Java应用程序建立一个TCP client的步骤（参看帮助文档）

（1）创建一个Socket对象，例如
Socket s = new Socket();
（2）调用Socket的connect方法，将此socket与服务器建立连接，connect()方法头如下
public void connect(SocketAddress endpoint)
throws IOException，例如语句
int port = 13346;
String ip = “192.168.1.102”;
s.connect(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName(ip),port));
与ip，port指定的socket建立连接。
（3）调用Socket的getOutputStream()方法，返回此socket的输出流，用于写数据。
getOutputStream()方法头是
public OutputStream getOutputStream()throws IOException，例如
OutputStream output=s.getOutputStream();
调用OutputStream的write方法向对方写数据，例如
output.write(“Hello,Server!”.getBytes());
将字符串”Hello,Server!”转换为字节数组，写入输出流。
（4）调用Socket的getInputStream()方法，返回此socket的输入流，用于读入数据。
getInputStream()方法头是
public InputStream getInputStream() throws IOException，例如
InputStream input= s.getInputStream();
调用InputStream的read方法接收对方数据，例如
byte[] recv = new byte[1024];
int n = input.read(recv);
从输入流读入输入数据，存放在recv字节数组中，read方法返回实际读入的字节数。下列语句可获得recv中实际接收的字节。
byte[] message = new byte[n];
//message存放recv中实际接收的字节
System.arraycopy(recv, 0, message, 0, n);
（5）传输结束后，客户关闭所有资源。
input.close();
output.close();
s.close()

实验步骤

第1部分 编辑和调试客户和服务程序

本实验建立TcpServer.java和TcpClient.java。运行TcpServer后，TcpServer等待TcpClient的连接请求，连接成功后TcpClient向TcpServer发送“Hello,Server!191491614余德华”，TcpServer收到此消息后再将消息重新发回给TcpClient。
进入Dos命令提示符，键入命令
netstat -ano
查看已被占用的TCP端口列表。实验程序中TCP服务器使用的端口号不能出现在已占用端口列表中，应确保TCP服务器使用的端口未被使用。

1. 打开NetBeans，在前面的实验中，我们曾在“D:\”盘下建立了一个Java Application项目，项目名称是javanetwork，项目所在文件夹是d:\javanetwork。本实验需要在此项目下建立一个名为demo.tcp的包，在此包下建立服务器程序TcpServer.java，可参考Java应用程序建立一个TCP server的步骤。运行TcpServer后，TcpServer等待TcpClient的连接请求。你的TcpServer运行后输出窗口内容应与如下截图类似：
2. 参考Java应用程序建立一个TCP client的步骤，在demo.tcp包下建立客户程序TcpClient.java。TcpClient向TcpServer发送连接请求，连接完成后向TcpServer发送"Hello,Server!"；TcpServer接收此消息后再将其发回给TcpClient，TcpClient接收并显示这个消息。你的TcpClient运行后输出窗口内容应与如下截图类似：

第2部分 抓包

A，B两名同学的电脑一组。

1. 打开Wireshark，选择接口（网卡）为以太网（或WLAN）。点击“捕获”->”选项”，不勾选“在所有接口上使用混杂模式”，点击“开始”按钮开始抓包；
2. A同学主机运行TcpServer.java；
3. B同学主机运行TcpClient.java；
4. 停止Wireshark抓包；
5. 在Wireshark找到与本次TCP通信有关的所有帧，针对这些帧回答下列问题。

提示：可以使用过滤表达式tcp过滤包含TCP报文段的帧。下面这些表达式可供你参考：
过滤表达式1：(tcp.srcport==55233 and tcp.dstport==80) or (tcp.srcport==80 and tcp.dstport==55233)
过滤表达式2：tcp.flags.syn == 1
过滤表达式3：tcp.flags.ack == 1

可以用下述方法获得TCP段首部某个字段在Wirshark中的名称，以TCP源端口(Source port)字段为例：
在下面Wirshark界面截图中，点击任意一个包含TCP段的帧，例如编号为360的帧，展开
Transmission Control Protocol(即TCP)，鼠标双击Source Port:http(80),在左下角状态栏中显示tcp.srcport(红框标记处)，则tcp.srcport就是TCP源端口字段在Wirshark中的名称，采用这个方法可以获取所有字段在Wirshark中的名称。