2-26 night, wondershaper and VMWare player option

data/appendix/cheat_sheet.tex

@@ -84,8 +84,8 @@
   & 2 & $\star\star$ \\ \cline{2-5}
 
   & TCP与拥塞控制 & 
-  \tabitem{观察TCP报文，分析通信时序，理解TCP的工作过程；} \par 
-  \tabitem{分析TCP连接管理、流量控制和拥塞控制的过程，能够分析TCP的性能问题。}
+  \tabitem{观察TCP报文，分析通信时序，理解TCP的工作机制；} \par 
+  \tabitem{分析TCP流量控制和拥塞控制的过程，学会排查TCP性能问题。}
   & 4 & $\star\star\star$ \\ \hline
 
   & 套接字基础与UDP通信 & 

data/ch_wireshark/sec_arp.tex

@@ -41,7 +41,7 @@ Wireshark软件是目前全球使用最广泛的开源网络数据包分析工
 能够分析各层网络协议的性能、掌握通信主体的运行情况，
 确认带宽分配和时延大小、查看应用的快慢并改进优化，
 识别网络中存在的攻击或恶意行为、解决网络异常和故障。
-Wireshark可以在Windows、Linux和MacOS操作系统中运行，
+Wireshark可以在Windows、Linux和macOS操作系统中运行，
 具备友好的图形界面、丰富的统计及图表分析功能。
 
 \subsubsection{以太网MAC帧格式}
@@ -125,7 +125,7 @@ IP地址长度为4字节。每个字段的含义如下：
 
 \begin{itemize}
   \item PC机一台，连入局域网；
-  \item Wireshark软件，建议3.0以上。
+  \item Wireshark软件，建议3.0以上版本。
 \end{itemize}
 
 \subsection{实验步骤}

data/ch_wireshark/sec_tcp.tex

@@ -41,7 +41,7 @@ TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)是一种面向连接的、
 TCP协议基于“尽力而为”的网络层为应用层提供可靠的进程间通信服务，
 具体地说是可靠的全双工的端对端字节流传输服务。
 在TCP的协议传输单元中(TCP报文段，TCP Segment)，
-收发双方以字节为单位使用序列号(Sequence Number)明确收发的数据，
+收发双方以字节为单位使用序号(Sequence Number)明确收发的数据，
 使用ACK反馈(Acknowledgment)机制，实现端对端的可靠传输控制。
 
 \paragraph{TCP报文段(Segment)}~{}
@@ -64,7 +64,7 @@ TCP 报文段结构如图\ref{fig:c:wireshark_TCP-structure}所示，
   与源IP地址一起标识发送该TCP报文段的通信进程。端口号范围0-65535。
   \item \textbf{目的端口号(Destionation Port)：}16位目的端口，
   与目的IP地址一起标识接收该TCP报文段的通信进程。
-  \item \textbf{序号(Sequence Number)：}该TCP报文段中第一个数据字节的序号，占4个字节。在TCP连接建立时，通常生成一个随机数作为字节序列号的初始值(ISN)。
+  \item \textbf{序号(Sequence Number)：}该TCP报文段中第一个数据字节的序号，占4个字节。在TCP连接建立时，通常生成一个随机数作为字节序号的初始值(ISN)。
   \item \textbf{确认号(Acknowledgement Number)：}
   表示期望收到对方下一个报文段的字节序号，占4个字节。
   \item \textbf{标志位(TCP Flags)：}
@@ -101,7 +101,7 @@ TCP 报文段结构如图\ref{fig:c:wireshark_TCP-structure}所示，
 
 \textbf{建立过程：}TCP是面向连接的，数据传输之前必须在双方之间建立一条连接，
 并通过三次握手过程完成。
-其主要目的是，同步连接双方的序列号和确认号，并交换TCP窗口大小等控制信息。
+其主要目的是，同步连接双方的序号和确认号，并交换TCP窗口大小等控制信息。
 一般地，客户端主动向服务器端发起连接请求，具体过程如下：
 
 \begin{enumerate}
@@ -180,7 +180,7 @@ cwnd初始值为1个MSS(Maximum Segment Size)；
 则启用快重传算法，并将cwnd重置为1，ssthresh减半。
 
 TCP拥塞控制算法一直处在不断的改进之中，围绕对网络环境因素感知和拥塞避免的控制，
-涌现了策略算法。TCP Reno继承Tahoe的三个算法并增加了快速恢复(Fast Recovery)算法。
+涌现出新的策略算法。TCP Reno继承Tahoe的三个算法并增加了快速恢复(Fast Recovery)算法。
 收到三个重复的ACK后，Reno会把当前的ssthresh的值设置为当前cwnd的一半，
 并将cwnd更新为ssthresh+3MSS；然后每收到一个重复ACK则cwnd+1，
 直至收到新确认号的ACK则将cwnd更新为ssthresh。
@@ -197,11 +197,13 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
 
 \subsubsection{实验方法和手段}
 
-使用VMWare软件配置两台本地虚拟机，本地相互连接(如图\ref{fig:c:wireshark_TCP-topo})。
-通过“虚拟机设置->硬件->网络适配器->高级”（如图\ref{fig:c:wireshark_VM-advance-setup}）
-设置虚拟机的网卡传入/传出带宽、数据包丢失率、延迟等，仿真不同的网络条件。
+两台实验机本地相互连接(如图\ref{fig:c:wireshark_TCP-topo})，
+在实验机中仿真不同的网络条件，以便观察TCP的各种控制现象。
+方案一使用虚拟机：VMware Player中通过“虚拟机设置->硬件->网络适配器->高级”（如图\ref{fig:c:wireshark_VM-advance-setup}）
+设置虚拟机的网卡传入/传出带宽、数据包丢失率、延迟等；
+方案二使用物理机：使用tc进行流量控制场景仿真，使用wondershaper对网卡进行限速。
 本实验需要使用的命令和工具，如表\ref{tab:c:wireshark_tools-command}所列。
-常用的Linux操作系统命令还包括：echo、cat、sysctl、ping、ftp。
+常用的Linux命令还包括：echo、cat、sysctl、ping、ftp等。
 
 \begin{figure}[!ht]
   \centering
@@ -223,7 +225,7 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
   \centering
   \caption{主要工具及命令列表}
   \label{tab:c:wireshark_tools-command}
-  \begin{tabular}{|m{1.5cm}<{\centering}|m{3cm}<{\centering}|m{8.5cm}|} 
+  \begin{tabular}{|m{2.5cm}<{\centering}|m{3cm}<{\centering}|m{8.5cm}|} 
     \hline
     \heiti 命令 & \heiti 作用 & \multicolumn{1}{c|}{\heiti 参考}\\ \hline
     \texttt{ifconfig} & 配置网络 & \url{https://man.linuxde.net/ifconfig}\\ \hline
@@ -235,6 +237,7 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
     \texttt{netwox} & 网络工具 & \url{https://sourceforge.net/projects/ntwox/}\\ \hline
     \texttt{ss} & Socket状态 & \texttt{ss –atn}\\ \hline
     \texttt{netstat} & 显示网络状态 & \texttt{netstat –atn}\\ \hline
+    \texttt{wondershaper} & 网卡限速工具 & \texttt{wondershaper [网口] [下载速率] [上行速率]   wondershaper clear [网口]}\\ \hline    
     \texttt{iperf3} & 网络性能分析 & \url{https://iperf.fr/}\\ \hline
   \end{tabular}
 \end{table}
@@ -243,7 +246,7 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
 \label{subsec:c:wireshark:s:tcp_requirement}
 
 \begin{enumerate}
-  \item 硬件：处于同一局域网的两台PC机。
+  \item 硬件：处于同一局域网的两台PC机(可使用虚拟机也可使用物理机)。
   \item 软件：Ubuntu系统(18.04版)，
   预装wireshark、curl、vsftp、netwox、telnet、nmap和iperf3。
   \item 环境准备：分别以PC1、PC2作为TCP的客户端与服务端；
@@ -269,20 +272,20 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
 
 \begin{enumerate}
   \item 利用python自带的SimpleHTTPServer模块，
-  在2\#机上启动一个简易的web服务器。
+  在PC2上启动一个简易的web服务器。
   终端上运行\texttt{echo "TCP lab test" > index.html}创建index.html文件为测试站首页，
   运行\texttt{sudo python -m SimpleHTTPServer 80}启动一个简易web服务器；
   打开新终端，键入\texttt{ss -tln}查看当前主机打开的TCP连接，确认80端口处理监听状态。
-  \item 在1\#机上打开一个终端，键入\texttt{sudo wireshark}启动抓包软件；
-  再打开一个新终端，键入 curl <2\#机IP>  ；
+  \item 在PC1上打开一个终端，键入\texttt{sudo wireshark}启动抓包软件；
+  再打开一个新终端，键入 curl <PC2的IP>  ；
   停止抓包，在wireshark过滤出TCP类型报文。
   观察首个TCP报文头，并分析各段值代表的意义。
-  如果想要关闭相对序列号/确认号，
+  如果想要关闭相对序号/确认号，
   可以选择Wireshark菜单栏中的
   Edit$\rightarrow$Preference$\rightarrow$protocols$\rightarrow$TCP，
   去掉Relative sequence number勾选项。
   使用Wireshark内置的绘制流功能，选择菜单栏中的Statistics$\rightarrow$Flow Graph，
-  Flow Type选择TCP flows可以直观地显示TCP序列号和确认号是如何工作的。
+  Flow Type选择TCP flows可以直观地显示TCP序号和确认号是如何工作的。
   \item 观察TCP三次握手与四次挥手报文，注意报文收发过程中，双方TCP状态的变化。
   以本次抓得报文为据，分别画出本次TCP连接三次握手与四次挥手的时序图，
   结合TCP状态机，在双方各阶段标出对应的TCP状态。选择其中一个TCP报文，
@@ -305,7 +308,7 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
     \item 再次curl访问，观察抓包内容。
     \item 关闭服务器端的SimpleHTTPServer(ctrl+C中断，或关闭所在终端)，
     客户端curl访问服务器80端口，观察应答报文。
-    \item 运行\texttt{nmap -sS <2\#机IP>}扫描服务器，并抓包。
+    \item 运行\texttt{nmap -sS <PC2的IP>}扫描服务器，并抓包。
     \item 在报告中总结以上观察结果，解释SYN扫描原理。
   \end{enumerate}
   \item 客户端发送了第一个SYN连接请求，服务器无响应的情景。
@@ -321,8 +324,8 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
     \item 观察TCP的状态变化，分析wireshark抓到的TCP异常报文。
     \item 服务端的SYN-RECV 状态何时释放？
     \item SYN ACK重传了几次，时间间隔有何变化？
-    \item 参考(1)在服务端修改SYN ACK重传次数(tcp\_synack\_retries)，
-    再次观察，此任务结束后清空防火墙规则（iptables -F）。
+    \item 参考1中的操作，在服务端修改SYN ACK重传次数(tcp\_synack\_retries)，
+    再次观察，此任务结束后清空防火墙规则(iptables -F)。
   \end{enumerate}
   \item SYN洪泛。
   在服务器端\texttt{sudo echo "0">/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syncookies}禁用syncookies，
@@ -339,18 +342,18 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
     \item 产生一个100M文件：
     
     \texttt{dd if=/dev/zero of=100M.file bs=1M count=100} 
-    \item 模拟网络抖动：
+    \item 模拟网络延迟、包重复、包乱序、包损坏：
     
     \texttt{tc qdisc add dev ens33 root netem delay 70ms 10ms 30\% duplicate 1\% reorder 5\% 10\% corrupt 0.1\%}
 
-    (将此行命令的add改为change/del即修改/删除此规则)。
+    (调整上述命令中的数值，以达到期望效果；将此行命令的add改为change/del即修改/删除此规则。)
     \item 下载服务器上的大文件：\texttt{wget 192.168.100.144/100M.file}
   \end{enumerate}
 
   抓包记录以上过程，分析黑色标签错误报文，结合TCP实现机制，
   分析这些报文产生的原因。此类报文也可以从现实网络行为抓取获得，
   请结合实际抓得报文分析，报文附件随报告提交。
-  包含但不限于以下几种类型报文：
+  包括但不限于以下几种类型报文：
   [Duplicate ACK]、[TCP Retransmission]、[Fast  Retransmission]、
   [TCP Spurious Retransmission]、[TCP Out-Of-Order]、
   [TCP Previous segment not captured]。
@@ -373,8 +376,9 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
 
 \subsubsection{拥塞控制}
 \begin{enumerate}
-  \item 在VMWare中的虚拟机设置$\rightarrow$网络适配器$\rightarrow$高级中设置，
-  设置两台虚拟机的网卡传入/传出带宽为10Mbps以下，
+  \item 任一端限制网卡传入/传出带宽为10Mbps以下：使用虚拟机作为实验机，可
+  在VMWare Player中的虚拟机设置$\rightarrow$网络适配器$\rightarrow$高级中设置；
+  物理机可使用wondershaper命令进行限速。
   再启动应用(可以是http wget，也可以ftp下载/上传)传输大文件观察。
   \item Wireshark抓取全部传输过程数据，找出该网络活动的拥塞点，
   并结合Analyze$\rightarrow$Expert Information、Statistic$\rightarrow$IO Graphs、
@@ -448,7 +452,8 @@ BBR\footnote{\href{https://queue.acm.org/detail.cfm?id=3022184}{BBR: Congestion-
   \item 环境还原：前面操作的iptables、tc遗留规则可能会影响后面的操作效果，
   \texttt{iptables --list}查看核对一下当前的规则，
   \texttt{iptables -F}清空当前规则；
-  同样，使用\texttt{tc qdisc del dev eth0 root RULE}清除网卡eth0队列规则。
+  同样，使用\texttt{tc qdisc del dev eth0 root RULE}清除网卡eth0队列规则；
+  wondershaper限速使用clear参数清除。
   使用虚拟机的快照功能是更原始、更彻底的还原方式。
   \item 批量网络扫描是危害网络行为，仅在实验室环境下进行试验学习，
   不得用于运营网络。