Laboratório: Comparativo TCP e UDP utilizando nc e wireshark

Laboratório: Comparativo TCP e UDP utilizando nc e wireshark

Fonte: .

Neste laboratório serão utilizadas as ferramentas nc (netcat) e wireshark.

Objetivo

O objetivo deste laboratório é realizar uma comparação entre comunicações utilizando o protocolo TCP, orientado a conexão, e o protocolo UDP, sem conexão.

nc (NetCat)

Permite criar comunicações e portas de escuta TCP e UDP .

Parâmetros comuns para uso com nc

• -l especifica porta para escuta TCP ou de recepção UDP;
• -n não converte endereços IP e porta, mantendo o formato numérico;
• -u usa comunicação UDP (por default usa TCP).

As páginas de manual do nc trazem informações detalhadas do uso deste comando:

man nc

Teste do netcat

Comunicação entre um cliente e um servidor

• Verificar o endereço IP que está sendo utilizado pelas máquinas que serão utilizadas para comunicação com o comando ifconfig.
• Teste a conectividade entre as máquinas que serão utilizadas através do comando ping.
• No computador servidor execute o netcat para criar uma porta de escuta TCP em uma porta especificada, por exemplo, 5555:

nc -l 5555

• No computador cliente execute o netcat para abrir uma conexão TCP com o servidor especificado no endereço IP (X é o número do computador do colega de laboratório que vai aceitar a conexão) e porta especificada:

nc 192.168.4x.X 5555 

• Com estes dois comandos, abre-se uma conexão TCP, full-duplex entre as máquinas, na qual tudo o que for teclado em um host será enviado ao outro host.
• Teste a comunicação enviando várias frases de um computador ao outro.
• Depois de testada a conexão, encerrar a mesma com CTRL-C.

Comparativo entre uma comunicação TCP e UDP

Para este exercício será utilizado um terminal no seu computador e outro em um computador de um colega ou na máquina virtual.

Wireshark

Preparar o wireshark para captura de pacotes TCP (e depois UDP):

• Executar o comando ifconfig e verificar o endereço IP da máquina;
• Abrir o wireshark e selecionar a interface para captura;
• Selecionar o filtro para analisar somente pacotes TCP capturados:

Analyse -> Display Filters -> TCP only

• Ajuste a Resolução de Nomes para que o wireshark apresente os endereços IP e portas no formato numérico:

View -> Name Resolution

Retirar a seleção dos itens:

Enable for MAC layer
Enable for Transport Layer

• Inicar/Parar/Reiniciar a captura conforme solicitado nos exerícios.

Conexão TCP

Abertura de conexão, troca de pacotes e encerramento de conexão TCP

Procedimentos:

• A primeira comunicação será feita usando o protocolo TCP repetindo os comandos testados anteriormente com o netcat e capturando pacotes com o wireshark.
• Lançar o wireshark para capturar pacotes TCP na porta 5555.
• Repetir os comandos testados anteriormente com o netcat:

• Servidor:

nc -l 5555

• Cliente:

nc 192.168.4x.X 5555 

• Com estes dois comandos, abre-se uma conexão TCP, full-duplex entre as máquinas, na qual tudo o que for teclado em um host será enviado ao outro host.
• Teste a comunicação enviando várias frases de um computador ao outro.
• Depois de testada a conexão, encerrar a mesma com CTRL-C.

Análise dos pacotes capturados pelo wireshark numa conexão TCP

Procedimentos:

1. • Verifique as portas origem e destino escolhidas pelo cliente e servidor;
   • Analise a sequência de abertura de conexão TCP, verificando os flags setados em cada pacote;
   • Verifique os números de sequência iniciais escolhidos pelo cliente e servidor;
   • Verifique o Tamanho Máximo de Segmento (MMS) escolhidos pelo cliente e servidor na conexão;
2. Verifique a evolução dos números de sequência e reconhecimento durante as trocas de pacotes realizadas, e compare com a quantidade de bytes de cada mensagem;
3. Verifique o encerramento de conexão TCP quando um dos host derruba a conexão com CTRL-C.

Teste de uma recusa de conexão TCP

• Utilizar o comando netcat criar no computador servidor uma porta de escuta TCP em uma porta especificada, por exemplo, 5555:

nc -l 5555

• Lançar o wireshark para capturar pacotes na porta 5555.
• No computador cliente execute o netcat para abrir uma conexão TCP com o servidor especificado no endereço IP (X é o número do computador do colega de laboratório que vai aceitar a conexão) e uma porta inexistente, por exemplo 6666:

nc 192.168.4x.X 6666 

Análise dos pacotes capturados na recusa de conexão TCP

1. • Verifique as portas origem e destino escolhidas pelo cliente e servidor;
   • Analise a tentativa de abertura e recusa de conexão TCP, verificando os flags setados em cada pacote.

Comunicação UDP

Procedimentos:

• Verificar o endereço IP que está sendo utilizado pela máquina remota que será utilizada para comunicação com o comando ifconfig.
• Esta transferência será feita usando o protocolo UDP. No computador servidor execute o netcat com o parâmetro -u, o qual criará um soquete de escuta UDP em uma porta especificada, por exemplo, 5555:

nc -u -l 5555

• Lançar o wireshark para capturar pacotes na porta 5555. Inclua no filtro a possibilidade de captura de pacotes ICMP visando analisar o que ocorre quando o servidor não está mais escutando na porta especificada.
• No computador cliente execute o netcat para enviar um datagrama UDP para o servidor especificado no endereço (X é o número do computador do colega de laboratório que vai aceitar a conexão) e porta especificada:

nc -u 192.168.4x.X 5555 

• Com estes comandos tudo o que for teclado em um host será enviado ao outro host pelo protocolo UDP.
• Teste a comunicação enviando várias frases entre um computador e outro.
• Depois de testada a comunicação, encerrar a mesma em um dos lados com CTRL-C.
• Tentar enviar novamente enviar mensagens no lado onde a conexão não foi encerrada e verificar o que acontece.

Análise dos pacotes capturados na comunicação UDP

1. Verifique a ausência de conexão no UDP;
2. Verifique o tamanho dos pacotes UDP a cada troca de mensagens realizada;
3. Verifique o que acontece quando um dos lados da comunicação usando UDP encerra com CTRL-C e o outro lado tenta enviar novos pacotes.

Transferência de arquivos com NetCat

Baixe o arquivo.txt para transferência com TCP

• Escolha um arquivo para transferência;
• Verificar o endereço IP que está sendo utilizado pela máquina remota que será utilizada para comunicação com o comando ifconfig.
• A transferência será feita usando o protocolo TCP. No computador receptor execute o netcat que criará um soquete de escuta TCP em uma porta especificada, por exemplo, 5555:

nc -l 5555 > arquivo.txt

• No computador transmissor execute o netcat para criar uma conexão TCP com o receptor especificado no endereço (X é o número do computador do colega de laboratório que vai aceitar a conexão) e porta especificada:

time nc 192.168.4x.X 5555 < arquivo.txt

• O comando enviará o arquivo usando conexão TCP, ao fim da transmissão a conexão é encerrada.
• O comando time no antes do nc permite visualizar o tempo da transmissão.
• Lançar o wireshark para capturar pacotes na porta 5555.
• Relançar a conexão TCP com netcat e capturar os pacotes com o wireshark.

Análise da transferência TCP e dos pacotes capturados

1. Verifique se o tamanho dos arquivos é o mesmo;
2. Verifique o tempo da transferência do arquivo;
3. Nos pacotes capturados, identifique a abertura e encerramento de conexão;
4. Verifique os números de sequência e reconhecimento TCP nas trocas de pacotes realizadas;
5. Verifique o tamanho original do arquivo e o número de pacotes com que o mesmo foi fragmentado.
6. Verifique se o número de pacotes trocados é compatível com o MSS estabelecido para a conexão TCP.

Transferência de arquivos com UDP

O protocolo UDP não é adequado para transferência de arquivos, justamente por não dar garantias de que os dados chegarão corretamente.

O UDP é útil quando quando a aplicação tolera perder alguns dados, como no caso da voz digitalizada de uma comunicação telefônica. Também pode ser útil para mensagens curtas, como na troca de mensagens dos protocolos de roteamento entre roteadores, ou consultas DNS.

Uma aplicação que for utilizar UDP para transferir arquivos deve gerenciar a montagem de cada pacote UDP a ser enviado. Se o arquivo tiver que ser fragmentado, o papel fica a cargo da aplicação, a qual também deverá poder lidar com possíveis perdas de dados.

Tarefa

Faça um relatório detalhando as diferenças entre os protocolos TCP e UDP usando como referência os experimentos realizados com o NetCat e a captura de pacotes com o wireshark.

Ilustre o relatório com diagramas de troca de mensagens e arquivos com as capturas realizadas.

Referências

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--Evandro.cantu (discussão) 07h21min de 12 de junho de 2015 (BRT)

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