【计算机网络】NAT协议

实验目的

应用所学知识，理解 NAT 协议的运作。

实验步骤与结果

1.任务一：

（1）客户端的 IP 地址是多少？

可见，客户端IP地址为192.168.1.100。

（2）客户端实际上与几个不同的 Google 服务器通信，以实现“安全浏览”（请参阅任务三）。提供主要 Google 网页的服务器地址是 64.233.169.104，为了仅仅显示客户端的请求和服务器的响应，请在 Wireshark 过滤器输入以下过滤条件“http && ip.addr == 64.233.169.104 ”（不包括引号）。请截图当前显示的内容。

（3）请选择在 7.109267 s 时间的客户端发送到 Google 服务器（其 IP 地址为 IP 地址 64.233.169.104）的 HTTP GET。承载此 HTTP GET 的 IP 数据报上的源 IP 地址和目标 IP 地址以及 TCP 源端口和目标端口是什么？

可见，源 IP 地址为192.168.1.100，目标IP地址为64.233.169.104，TCP 源端口为4335，目标端口为80。

（4）对于前一问发送的 HTTP GET 消息，在什么时间客户端从 Google 服务器收到对应的状态码 200、状态 OK 的 HTTP 响应消息？携带状态码 200、状态 OK 的 HTTP 响应消息的 IP 数据报上的源和目标 IP 地址以及 TCP 源和目标端口是什么？

可见在7.158797s客户端从 Google 服务器收到对应的状态码 200、状态 OK 的 HTTP 响应消息。

查看其IP数据报：

可见，源 IP 地址为64.233.169.104，目标IP地址为192.168.1.100，TCP 源端口为80，目标端口为4335。

（5）回想一下，在将 GET 请求发送到 HTTP 服务器之前，TCP 必须首先使用三次 SYN/ACK 消息建立连接。在什么时间客户端发送了含有 TCP SYN 的报文建立连接消息，以后续用于发送在7.109267 s 的 GET 请求？TCP SYN 报文的源 IP 地址和目标 IP 地址以及源端口和目标端口是什么？在什么时间客户端收到了对应的 SYN-ACK 报文？此 SYN-ACK 报文的源和目标 IP 地址以及源端口和目标端口是什么？（注意你需要清除在第 2 题中的过滤器表达式并且输入“tcp”（不含引号）表达式，仅仅显示 TCP 报文消息。）

可见，在7.109267 s 的 GET 请求之前，客户端在7.075657s左右发送了含有 TCP SYN 的报文建立连接消息，在7.108986s左右收到了对应的 SYN-ACK 报文。

查看SYN报文的IP数据报：

可见，源 IP 地址为192.168.1.100，目标IP地址为64.233.169.104，TCP 源端口为4335，目标端口为80。

查看ACK报文的IP数据报：

可见，源 IP 地址为64.233.169.104，目标IP地址为192.168.1.100，TCP 源端口为80，目标端口为4335。

2.任务二：

（1）在 NAT_ISP_side 跟踪文件中，找到跟刚才客户端 7.109267s 同样目的地发送的 HTTP GET 消息（这个时间是在 NAT_home_side 跟踪文件中记录的时间）。该消息何时出现在 NAT_ISP_side 跟踪文件中？承载此 HTTP GET 消息的 IP 数据报的源和目标 IP 地址以及 TCP 源和目标端口是什么？

使用http过滤跟踪文件中的数据包，并找到跟刚才客户端 7.109267s 同样目的地发送的 HTTP GET 消息：

可见该消息在6.069168s出现在NAT_ISP_side 跟踪文件中。查看其IP数据报：

可见，源 IP 地址为71.192.34.104，目标IP地址为64.233.169.104，TCP 源端口为4335，目标端口为80。

（2）与任务一的第 3 问中找到的 HTTP GET 消息相比，此 HTTP GET 消息中的某些字段发生了变化。试分析 IP 层中的所有字段，找到发生改变的字段，说明这些字段的值由原来的什么数值改变成了现在的什么数值，并解释改变的原因。

可以发现，源IP地址相较于任务一的第 3 问中找到的 HTTP GET 消息相比发生了改变。

对比IP层所有字段：

发现校验和Checksum 由0xaef3变为了0x386d，因为源ip地址字段发生了变化，校验和Checksum自然也随之发生改变。

（3）在 NAT_ISP_side 跟踪文件中，从 Google 服务器收到的第一条 HTTP 200 OK 消息在什么时间？携带此 HTTP 200 OK 消息的 IP 数据报上的源 IP 和目标 IP 地址以及 TCP 源和目标端口是什么？与你在任务一的第 4 问对于回答的 NAT_home_side 的结果相比，哪些字段相同，哪些字段不同？

可见，在6.117570s从 Google 服务器收到的第一条 HTTP 200 OK 消息。

查看其IP数据报：

可见，源 IP 地址为64.233.169.104，目标IP地址为71.192.34.104，TCP 源端口为80，目标端口为4335。

易知，目标IP地址发生了变化。

（4）在 NAT_ISP_side 跟踪文件中，跟任务一的第 5 问相同的客户端到服务器 TCP SYN 报文段和服务器到客户端 TCP SYN-ACK 报文段是在什么时间出现的？这两个报文段的源 IP 和目标 IP 以及源端口和目标端口是什么？与你在任务一的第 5 问的回答相比，哪些字段相同，哪些字段与不同？

跟任务一的第 5 问相同的客户端到服务器 TCP SYN 报文段和服务器到客户端 TCP SYN-ACK 报文段分别在6.035475 s 和 6.067775 s出现。

TCP SYN 报文段源 IP 地址为71.192.34.104，目标IP地址为64.233.169.104，TCP 源端口为4335，目标端口为80。

SYN-ACK 报文段源 IP 地址为64.233.169.104，目标IP地址为71.192.34.104，TCP 源端口为80，目标端口为4335。

（5）使用对于之前问题的回答，做出类似图 1 的 NAT 转换表（NAT translation table）。

3.任务三：

除了上面提到的 HTTP GET 消息和 HTTP 200 OK 消息以外，还与其他 Google 服务器有额外的连接，例如，在 NAT_home_side 跟踪文件中，分析时间为 1.572315s 的客户端到服务器 GET 消息，以及时间为 7.573305s 的 GET 消息。仔细研究这两个 HTTP 消息的使用，写出说明分别解释这两个消息的作用。

找到时间为 1.572315s 的客户端到服务器 GET 消息：

以及时间为 7.573305s 的 GET 消息：

作用为检测网络连接是否可用并保证网络通信安全。