實驗13 運輸層端口

一、實驗目的

本次實驗旨在驗證TCP和IP運輸層端口號的作用，深入理解它們在網絡通信中的重要性。通過實驗，我將探討端口號如何幫助區分不同的應用程序和服務，使得在同一臺主機上能夠同時運行多個網絡服務而不發生沖突。此外，我將學習如何使用工具和命令來監測和分析端口的狀態，了解各個端口號對應的服務類型，從而增強對網絡協議的理解和應用能力。

二、實驗環境

Cisco Packet Tracer模擬器

三、實驗過程

1.構建網絡拓撲，并在對應的主機或者服務器旁邊寫好需要配置的IP地址的注釋，網絡拓撲以及注釋如圖1所示。

圖1 構建網絡拓撲并寫好注釋

? 2.首先對Web服務器進行IP配置，IP地址為192.168.0.3，地址掩碼為255.255.255.0，如圖2所示。

圖2 配置Web服務器IP地址

? 3.然后為DNS服務器配置IP地址并開啟DNS服務器，如圖3所示。

圖3 開啟DNS服務

? 4.為PC配置IP地址，如圖4所示。

圖4 PC的IP配置

? 5.使用ping命令測試PC和DNS服務器之間是否成功通信，如圖5所示。

圖5 PC-DNS通信測試

? 6.使用ping命令測試PC和Web服務器之間是否成功通信，如圖6所示。

圖6 PC-Web通信測試

? 7.切換到仿真模式，并且過濾協議，只保留DNS和http協議，如圖7所示。

圖7 只保留DNS和HTTP協議

? 8.通過PC在網頁瀏覽器中訪問Web服務器，首先去訪問DNS服務器，如圖8所示。

圖8 瀏覽器中輸入服務器的網址

? 9.首先查看主機上的PDU信息，如圖9所示，再點擊捕獲前進，數據報來到交換機，經過轉發到達DNS服務器，查看DNS服務器的PDU的信息，如圖10所示。DNS服務器收到一個DNS查詢，所查詢的名字進行本地解析，DNS服務器找到一個帶有該名字的域名，并將其封裝在響應報文中，并使用UDP進行封裝，使其成為UDP用戶數據報，然后后面就是經過網絡層，數據鏈路層以及物理層，最后再發送出去。

圖9 主機中的PDU信息

圖10 服務器中的PDU信息

? 10.主機PC收到DNS服務器傳回來的響應，DNS客戶端收到一個DNS響應，接收到的DNS響應包含一個對所請求域名的IP地址解析，也就是Web服務器的IP地址，即是192.168.0.3.如圖11所示。

圖11 PC中的PDU信息

? 11.此時主機就可以通過獲取到的IP地址就可以訪問Web服務器，使用的是HTTP協議，因為應用層協議HTTP使用的是運輸層的TCP，并且TCP是面向連接的，所以發送之前必須建立TCP連接（三報文握手）然后，主機PC再將HTTP請求傳送給Web服務器。點擊捕獲前進，查看主機上的HTTP請求PDU信息。如圖12所示。當HTTP請求到達Web服務器時，再次查看Web服務器上的PDU信息，如圖13所示。

圖12 主機HTTP請求的PDU信息

圖13 Web服務器上的PDU信息

12. Web服務器再將響應報文傳回主機PC，HTTP客戶端收到來自服務器的HTTP響應，HTTP客戶端中的PDU信息，如圖14所示。HTTP客戶端進程從HTTP響應報文中提取出網頁內容，并在網頁瀏覽器中顯示網頁，如圖15所示。

圖14 主機中的PDU信息

圖15 網頁瀏覽器的顯示

四、實驗小結

1. 端口號用于區分不同的應用進程：在TCP/IP協議棧中，運輸層通過端口號來區分不同的應用進程或服務。端口號是一個16位的數字，范圍從0到65535，每個端口號對應特定的應用服務。例如，HTTP協議通常使用端口80，HTTPS使用端口443，而DNS則使用端口53。通過端口號，計算機能夠明確將數據傳遞給哪個正在運行的應用程序。每個應用程序通過綁定一個特定的端口號來等待來自其他計算機的數據。

2. 端口號與傳輸層協議數據單元（PDU）頭部的映射：在TCP/IP協議棧中，數據傳輸過程中使用運輸層的協議數據單元（PDU），如TCP段或UDP數據報。這些PDU的頭部包含源端口號和目的端口號字段，用于指明數據包的發送和接收應用進程。源端口號標識發送端的應用程序，而目的端口號則標識接收端的應用程序。

3. 端口號的作用在于確保數據的準確傳輸：端口號不僅幫助區分不同的應用進程，還能確保在同一設備上運行的多個應用之間的通信不會發生沖突。每當計算機接收到一個數據包時，操作系統會根據目的端口號將數據交付給相應的應用進程。例如，Web瀏覽器會監聽端口80或443，并接收發送到這些端口的數據包。如果沒有端口號，操作系統將無法確定應將數據發送到哪個進程，從而可能導致通信失敗。