26-UDP数据包分析实验
00 分钟
2023-12-9
2023/12/04

实验目的

  • 本实验旨在分析和理解UDP(用户数据报协议)的工作机制。
  • 通过实际操作,了解UDP的特点和应用场景,掌握UDP数据包的结构和功能。
  • 使用Packet Tracer和WireShark工具,进行实际的UDP数据包捕获和分析,加深对UDP协议的理解。

实验原理

  1. UDP是一种无连接的传输层协议,它在IP协议的基础上提供了复用、分用和错误检测的最基本服务。
  1. UDP的特点包括:无连接、开销小、首部开销小、无拥塞控制,适用于实时应用如视频会议和在线游戏。
  1. 实验中将使用Packet Tracer来模拟网络环境和UDP数据传输,而WireShark将用于捕获和分析UDP数据包。

实验设备

  • 操作系统:Windows 11
  • 网络环境:局域网
  • 软件:Cisco Packet Tracer虚拟实验环境

实验步骤

  1. 打开Cisco Packet Tracer虚拟实验环境,按照下面的网络结构图连线
    1. notion image
  1. 为每个PC配置各自的静态IP,在 Server2、3 上配置 Gateway/IP Address/Subnet Mask(可以使用DHCP,按照上面的进行配置)
    1. notion image
  1. 将PC2的DNS设置得与Server3的DNS相同,以便能够通过Server3构建映射,访问到Server2
  1. 在Server3上配置DNS,将域名设置为www.tongji.edu.cn,Detail处写映射到Server2的IP地址(192.168.2.13
    1. notion image
  1. 用Simulation模式打开,打开PC2的Web Browser,输入配置web服务器的域名(http://www.tongji.edu.cn),产生UDP数据流量,分析UDP报文情况
    1. notion image
  1. 用WireShark捕获这些UDP数据包,查看UDP报文字段内容,并解读

实验现象

  1. 在Packet tracer中UDP报文情况
    1. 选取从Switch2 -> Server3这一段进行分析
      notion image
      UDP报文情况:
      • 输入PDU详情:
        • 源端口(Source Port): 53,表示这是一个来自DNS服务器的响应。
        • 目的端口(Destination Port): 1062,这是客户端的端口,用于接收DNS响应。
        • 长度(Length): 0x29,这表示UDP报文的长度,包括首部和数据,十进制为41字节。
        • 校验和(Checksum): 0x0,校验和用于错误检测,这里显示为0,可能是在某些网络环境下不使用或者未被计算。
      • 输出PDU详情:
        • 源端口(Source Port): 1062,客户端用于发送DNS查询的端口。
        • 目的端口(Destination Port): 53,目标是DNS服务器的标准端口。
        • 长度(Length): 0x48,报文长度,包括首部和数据,十进制为72字节。
        • 校验和(Checksum): 0x0,同上,校验和显示为0。
  1. 分析WireShark抓取的数据报
    1. notion image
      • 目的地址(Destination IP): 100.80.165.198,接收此UDP数据报的设备的IP地址(也是本地的IP地址)。
      • 源端口(Source Port): 8000,发送数据报的应用程序端口号。
      • 目的端口(Destination Port): 4023,数据报应当被送达的应用程序端口号。
      • 长度(UDP Length): 79,UDP包的长度,只包括UDP首部和数据。
      • 校验和(Checksum): 0xb190,UDP校验和值,用于错误检测。

分析讨论

UDP协议的主要特点是其无连接和不保证可靠性。在实验中,我们通过配置Web和DNS服务器,以及使用Packet Tracer和Wireshark工具,可以清楚地观察到UDP的这些特性。首先,UDP的无连接特性表现在数据包的快速传输上,没有连接建立的过程,这减少了通信的延迟。然而,这也意味着UDP不保证数据包的顺序和完整性。在Wireshark抓包分析中,我们可能观察到某些数据包的丢失或到达顺序的不确定性,这正是因为UDP不进行数据包排序或重传处理。此外,UDP的首部开销较小,只有8字节,相比于TCP的至少20字节的首部,使得UDP在传输小量数据时更高效。但这也意味着UDP缺少了TCP中的一些关键控制信息,如序号、确认应答和窗口大小等,这些都是TCP实现可靠传输的重要机制。
 

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