2014大学Windows网络编程(机械工业出版社)-课后习题解答.docx

### 2014大学Windows网络编程(机械工业出版社) - 课后习题解答 #### 第一章 网络应用程序设计基础 ##### 习题1：TCP/IP协议栈的五个层次及其主要任务 - **应用层**：位于TCP/IP参考模型的最顶层，包含了一系列应用程序和服务，例如HTTP（用于网页浏览）、FTP（用于文件传输）、SMTP（用于电子邮件发送）等。这些协议定义了应用程序如何与网络进行交互。 - **传输层**：负责确保数据可靠地从源主机传输到目的主机，提供两种服务模式：TCP（面向连接的服务，保证数据按序、无损地传输）和UDP（无连接的服务，适用于实时数据传输，不保证数据送达顺序）。 - **网络层**：核心层，负责路由选择，即决定数据包从源地址到目的地址的最佳路径。此外还负责处理数据包的转发、拥塞控制和错误检查。 - **链路层**：处理数据帧的封装与解封装，确保相邻节点间数据的正确传输。它负责将网络层的数据包封装成帧，并通过物理介质传输到下一个节点。 - **物理层**：负责原始比特流的传输，定义了信号标准、接口标准等物理特性。 ##### 习题2：路由器、链路层交换机和主机处理TCP/IP协议栈的层次 - **路由器**：处理物理层、链路层和网络层。路由器主要用于在网络之间进行数据包的路由选择，因此它需要解析网络层的信息来确定数据包的下一跳地址。 - **链路层交换机**：处理物理层和链路层。交换机通过学习MAC地址来决定如何在本地网络中转发数据帧，因此它主要关注链路层信息。 - **主机**：处理所有五层。主机作为网络的终端设备，需要处理从物理层到应用层的所有协议，以便实现与其他主机的通信。 ##### 习题3：NAT技术的主要实现方式及影响 - **实现方式**： - 静态转换：预先定义好内部私有地址和外部公有地址的映射关系，每次转换都遵循这个规则。 - 动态转换：使用地址池中的一个地址作为转换后的外部地址，每次转换时从地址池中选取一个可用地址。 - 端口多路复用：允许多个内部主机共用一个外部IP地址，通过端口号区分不同的内部主机。 - **影响**： - **积极方面**：有效地缓解了IPv4地址空间不足的问题。 - **消极方面**： - 内部主机不能主动发起对外部主机的连接请求。 - 复杂的应用层协议可能难以穿越NAT，因为NAT通常只转换网络层和传输层的信息。 - 限制了P2P应用的发展，因为两个NAT后的主机之间难以建立直接连接。 - 增加了网络配置和管理的复杂性。 ##### 习题4：局域网上网行为监控软件的设计 - **设计方法**：使用WinPcap或WinSock编程中的原始套接字来实现数据捕获。 - **主要流程**： 1. 通过交换机的镜像端口或分光器获取局域网中的网络流量。 2. 捕获并存储这些流量数据。 3. 对捕获的数据进行过滤，仅保留与监控相关的协议数据，如HTTP、SMTP、IM等。 4. 分析过滤后的数据，提取出用户访问的网站、使用的聊天工具等信息。 5. 对提取出的信息进行分析和汇总，形成报告供管理者参考。 #### 第二章 网络程序通信模型 ##### 习题1：面向少量客户持续请求的服务器与面向大量客户短期请求的服务器的区别 - **面向少量客户持续请求的服务器**： - 客户数量少，交互时间长。 - 使用并发服务器模型，为每个客户端分配单独的线程或进程。 - 适用于需要频繁交互和复杂逻辑处理的应用场景。 - **面向大量客户短期请求的服务器**： - 客户数量大，单次交互时间短。 - 可能采用循环服务器模型，按顺序处理每个请求。 - 对于更复杂的应用场景，则可能使用基于完成端口的异步I/O机制，以提高效率和扩展性。 ##### 习题2：文件服务器的设计要点 - **设计要点**： 1. **文件共享机制**：实现文件的上传、下载、删除等功能。 2. **用户认证和权限管理**：确保只有经过认证的用户才能访问文件，并按照用户的权限级别控制文件访问。 3. **文件存储策略**：考虑文件的组织结构、存储位置等。 4. **性能优化**：对于大型文件服务器，需要考虑缓存机制、负载均衡等技术，以提高系统响应速度。 5. **安全性措施**：实施防火墙、加密传输等安全策略，保护文件免受非法访问或篡改。 6. **日志记录与监控**：记录用户操作的日志，方便后期审计和故障排查。 7. **容错与备份方案**：确保数据的完整性和持久性，定期备份关键数据。 通过以上分析可以看出，无论是TCP/IP协议的理解还是具体网络应用程序的设计，都需要深入理解各个层次的作用和特点，并结合具体应用场景进行合理的设计和优化。