家庭网络控制系统设计与实现分析研究计算机科学与技术专业.docx

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1、前言1第一章绪论21.1 研究背景及意义21.2 家庭网络控制概述31.3 课题的主要工作31.4 课题的组织结构4第二章家庭网络控制系统52.1 家庭网络52.2 家庭网络控制62.3 家庭网络控制系统72.4 本章小结8第三章家庭网络控制系统分析与设计93.1 网络访问93.1.1 DNS查询93.1.2 建立TCP连接103.1.3 发送HTTP请求及后续113.2 内容检测113.2.1 深度包检测技术的背景113.2.2 深度包检测技术的简介123.3 系统构思133.3.1 干扰域名解析133.3.2 TCP连接重置133.4 本章小结14第四章家庭网络控制系统实现154.1 开发

2、环境154.1.1 Nodejs154.1.2 Electron154.1.3 React164.2 系统实现164.3 本章小结19第五章总结与展望215.1 本文总结215.2 后续工作展望21参考文献23致谢错误!未定义书签。随着inlemet的迅速发展，家庭网络已经成为人们日常生活的重要组成部分。因此，网络管理己成为常规家务任务。家庭成员需要配置新的网络设备以将它们连接到网络，并设置基础设施设备(例如路由器和无线接入点)，以便与他们的互联网服务提供商ISP(InternetServiceProvider)连接以及在家中进行连接。他们必须管理网络的安全性，以保护他们的网络免受不必要的访问

3、，有必要的话配置家长控制以限制他们的孩子使用互联网，并诊断和解决连接问题等等。然而，由于家庭网络固有的复杂性，许多家庭难以从事这种管理工作。因此，家庭网络己成为人机交互界口益增长的工作重点。许多研究人员已经报告了关于家庭网络用户体验的研究结果。其中包括调查“早期采用者”家庭网络用户，调查家庭网络复杂性的来源，调查建立和维护家庭网络的做法，以及调查家庭对家庭网络的看法。所有这些研究都集中在用户体验和对家庭网络固有特性的看法上。因此，我们希望制作一个简单的家庭网络控制和管理客户端，来实现以上提到的问题中的一个或者多个。工具尽可能简单易用，让不是特别熟悉网络管理的家庭成员也能很方便的使用它的功能来达

4、到对家庭网络的管理。关键词：家庭网络；管理工具；复杂性；客户端AbstractWiththerapiddevelopmentofinternet,thehomenetworkhasbecomeanessentialpartofpeople,sdailylife.Consequently,networkmanagementhasbecomearegularhouseholdtask.Householdersneedtoconfigurenewnetworkdevicestoconnectthemtothenetworkandsetupinfrastructuredevicessuchasrout

5、ersandwirelessaccesspointsbothforconnectivitywiththeirISP(InternetServiceProvider)andforconnectivitywithinthehome.Theyhavetomanagesecurityinordertoprotecttheirnetworksfromunwantedaccess,potentiallyconfigureparentalcontrolstorestrictInternetusagefortheirchildren,anddiagnoseandtroubleshootconnectivity

6、problems,tonamebutafew.However,manyhouseholdershavedifficultydoingsuchmanagementjobsduetotheinherentcomplexitiesofthehomenetwork.Thus,homenetworkinghasbecomethefocusofagrowingbodyofworkintheHCIcommunity.Anumberofresearchershavereportedtheresultsofstudiesontheuserexperienceofhomenetworking.Theseinclu

7、deaninvestigationof4earlyadopter,homenetworkusers,aninvestigationintothesourcesofcomplexityinhomenetworking,aninvestigationintothepracticesofbuildingandmaintaininghomenetworks,andaninvestigationofhouseholders,perceptionsoftheirhomenetwork.Allofthesestudiesfocusedonuserexperiencesandperceptionsofinhe

8、rentcharacteristicsofthehomenetwork.Therefore,wehopetocreateasimplehomenetworkmanagementtooltoachieveoneormoreoftheabove-mentionedissues.Thetoolsareassimpleandeasytouseaspossible,sothatfamilymemberswhoarenotparticularlyfamiliarwithnetworkmanagementcaneasilyuseitsfeaturestomanagehomenetworks.Keywords

9、:Homenetwork;ManagementTools;Complexity;Client家庭网络控制和管理算是目前计算机网络领域比较热门的研究点。现在上网用搜索引擎一搜家庭网络控制和管理工具，也会出现很多形形色色的软件。然而网上许多软件虽然功能看起来很强大，做的也很好看，但是几乎都没能满足用户的需求。首先，作为一个家庭网络控制和管理工具，它必须简单易用，并且尽可能不出现错误，因为许多家庭成员并不能够熟练使用计算机的各种功能，并且也没有处理软件出错的能力。而市面上许多的软件虽然看起来都功能非常的多，但是配置起来十分复杂，还极其容易出错。其次，家庭网络的安全是至关重要的。而一些所谓的家庭网络控

10、制和管理工具，来源不明，其本身的安全性就存在很大问题，甚至存在下载时还有绑定其他垃圾软件或者恶意程序的可能。这种软件不用说管理家庭网络了，甚至还会对家庭网络造成危害。因此，我们需要开发一个简单易用，相对安全的网络管理软件，来实现简单的家庭网络控制和管理的需求。第一章绪论本章首先介绍了家庭网络控制和管理的研究背景和意义，其次简单介绍家庭网络控制和管理系统系统的各个组成部分及其作用，并概述了本文所做的主要工作，在本章的最后介绍了论文的组织结构。1.1 研究背景及意义随着internet的迅速发展，现在几乎每个家庭都有宽带接入了。宽带的接入一定程度上可以提高家里人工作、学习的效率，但是如果过多的用于

11、娱乐场景，那就会对工作和学习产生负面的影响。另一方面，网络的发展以及网络接入的普及和低成本化，使得各色各样的人可以接触到internet,人们怀着各自不同的目的使用互联网。加之互联网的使用者有一定的匿名性，因此有些使用者可能会做一些对其他使用者不利的事情。在一个没有任何管理的网络环境中，一些不是十分熟悉互联网使用的人就可能会遇到一些麻烦。比如访问一些网站之后设备上被自动安装了恶意程序甚至是木马病毒，对用户设备上存储的数据产生巨大的安全隐患。还有就是家庭成员花费大量时间在休闲娱乐上面，使得本应该完成的工作或者学习任务不能按时完成，严重影响工作和学习。又或者因为不熟悉计算机的操作，进行了错误的操作

12、导致网络无法访问等问题。相对于发达国家，我们国家还是有很多家庭的家庭成员无法熟练使用计算机的。但是大家又希望体验到对于他们而言相对先进、新鲜的互联网，以跟上时代的潮流。在这样的背景下，现在的家庭亟需一个安全、便捷、能够提高工作和学习效率的网络环境，这是最最基础的一个需求。图1.1家庭网络系统的结构W上图为家庭网络系统可能的一种结构。我们可以想办法在家庭网关或者个人电脑端进行软件的部署，以达到网络管理的目的。1.2 家庭网络控制概述家庭网络控制的范围很广，有的还涉及物联网。在此，物联网方面的先不做讨论，仅仅讨论连接互联网的设备。我们可以将家庭网络控制和管理分为以下四个点：（I）连接配置：此类别包

13、括与配置新网络设备以将其连接到网络相关的任务，以及设置基础设施设备（如路由器和无线接入点），以便与其互联网服务提供商（ISP）连接以及在家中进行连接。（2）安全和访问控制：这包括基本的安全功能以保护设备免受不必要的访问，以及访客控制和儿童家长控制。（3）网络监控：包括整体家庭网络的基本监控和评估，监控特定设备互联网使用情况的能力，以及与互联网的整体连接性。（4）故障排除：这包括找出连接问题和低速问题等网络问题的功能。1.3 课题的主要工作本文主要探究家庭网络控制和管理当中的安全和访问控制以及网络监控，然后简单介绍制作一个简易家庭网络控制和管理工具的流程。对于课题提出的最为关键的一个问题，管理计

14、算机网络，使得某些网站无法被用户访问或者在某个时间段无法访问，以及对使用互联网搜索引擎时搜索内容的审计，从而发现用户经常访问哪种类型的可能过度消耗时间的比如游戏、小说之类的网站或者相关IP（IntemetProtocol）地址，在查阅相关材料之后，我考虑以下实现这些功能的一个流程。首先，我们要对家庭成员访问的网络做一个记录，记录下来用户访问了哪些网站，以便之后查看该网站时候适合长时间浏览或者这个网站根本就含有有害信息，会危及计算机上数据安全和用户的身心健康。同时，对用户在搜索引擎搜索某些管理员不愿意让其搜索的关键字，比如“网络游戏”、“玄幻小说”之类的内容时，自动过滤这些内容，或者让网页无法显

15、示，或者返回一个错误信息，这样用户就会放弃搜索相关的内容。在知道了家庭成员访问的网站之后，对其中不希望其以后还要访问的网站，我们想办法让用户在下次访问这个网站的时候网页无法显示或者返回错误信息。这里涉及网络监控与访问管理，还有一个就是安全方面的内容。比如在收到一封邮件时，发现有附件，但是不知道其是否带有有害信息，虽然目前有好多所谓的杀毒软件可以对文件进行扫描，但好多所谓的杀毒软件对计算机系统来说本身也是一个负担，甚至有潜在的危害，还可能对用户的隐私产生威胁，我们能不装尽量不装。这时候，我们要时可以在接收这个附件时，就判断其是否含有有害信息，就能避免因为接收带有木马或者病毒的附件而对计算机产生危

16、害了。以上便是在网络的使用过程中，最为基础的，安全和可控两个方面，一种简单的实现方法。本文将基本按照上面所述的方法，探究家庭网络中安全和可控两个方面的技术实现。以及简单介绍实现上面某一功能的一个小程序。1.4 课题的组织结构本文共分为五章，各章内容安排如下：第一章：绪论。本章介绍了课题的研究背景及意义、家庭网络控制和管理的概述、本文的主要工作，最后介绍了本文的组织结构。第二章：本章简单介绍了家庭网络的基本概念，家庭网络需要哪些方面的管控，以及家庭网络控制系统所需要实现的功能等。第三章：本章主要分析了家庭网络控制系统可以从网络访问的哪些环节入手，实现对网络访问的控制。另外研究了从这些环节入手，有哪些方