試論局域網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

□林 梅

( 山西廣播電視大學(xué)，山西 太原 030027)

計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異， 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活、工作中不可缺少的一部分，給人們帶來了很大的便利，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得自己所需要的信息，但網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍，帶來方便的同時(shí)也帶來了不利的一面，在上課的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生上網(wǎng)聊天和玩游戲，嚴(yán)重影響了上課質(zhì)量。所以需要一款監(jiān)控學(xué)生上網(wǎng)過程的軟件?；诰钟蚓W(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)憑借其實(shí)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到家庭自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、遠(yuǎn)程教學(xué)以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域的青睞，對(duì)其進(jìn)行研究具有較大意義。

有了局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)管理員只需要打開本地計(jì)算機(jī)上的監(jiān)控端程序，就可以知道學(xué)生在上課時(shí)的情況，有效地約束了學(xué)生上課時(shí)的行為。監(jiān)控軟件不僅僅可以監(jiān)控學(xué)生的上課情況，也可以適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用于學(xué)校的網(wǎng)管工作。作為一名網(wǎng)絡(luò)管理員，經(jīng)常需要處理一些網(wǎng)絡(luò)故障，這些故障有些是設(shè)備問題、線路問題或者是網(wǎng)通方面的問題，但有些時(shí)候是人們使用計(jì)算機(jī)不當(dāng)所造成的。遇到過這樣的問題，一名老師說自己的計(jì)算機(jī)突然之間不能上網(wǎng)了，網(wǎng)絡(luò)管理員剛剛到達(dá)這位老師的辦公室，發(fā)現(xiàn)其他幾位同事的計(jì)算機(jī)也不能上網(wǎng)了，最后找到原因是最初不能上網(wǎng)的那位同事的計(jì)算機(jī)受到了ARP病毒的攻擊，以致影響到同一網(wǎng)段內(nèi)的計(jì)算機(jī)。這位老師的計(jì)算機(jī)感染的ARP病毒是因?yàn)槠渖暇W(wǎng)炒股。如果能對(duì)大家上班過程中使用計(jì)算機(jī)的過程進(jìn)行監(jiān)控，限制一些特殊網(wǎng)站的登錄，約束大家的行為，就可以很好地避免受到各種各樣病毒的攻擊，避免一些網(wǎng)絡(luò)故障的出現(xiàn)，如果發(fā)現(xiàn)問題，也可以及時(shí)地采取正確的措施，解決故障，給大家維護(hù)一個(gè)安全、健康、穩(wěn)定的上網(wǎng)工作環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的基本要求是實(shí)時(shí)、快速和高效，這要靠信息傳輸、監(jiān)控、管理和一體化的集成。不過這都是在監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的前提下，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)要靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和圖像處理技術(shù)。下面我們首先看看局域網(wǎng)的特點(diǎn)，局域網(wǎng)是一種覆蓋一棟樓或者幾棟樓、一個(gè)校園或者一個(gè)單位等小范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)傳輸率高、可行性高、實(shí)際投資少且技術(shù)更新發(fā)展迅速，具有對(duì)不同速率的適應(yīng)能力，低速或高速設(shè)備均能接入；擁有較好的兼容性和互操作性，支持同軸電纜、雙絞線、光纖等多種傳輸介質(zhì)。

我國對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)也進(jìn)行了積極的研究。例如“網(wǎng)路崗”，它是目前國內(nèi)領(lǐng)先的上網(wǎng)監(jiān)管軟件，只需要通過一臺(tái)電腦即可監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計(jì)算機(jī)的活動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)郵件監(jiān)控、聊天監(jiān)控、下載控制、傳輸文件監(jiān)控、屏幕監(jiān)控、系統(tǒng)信息監(jiān)控、進(jìn)程監(jiān)控、上網(wǎng)流量監(jiān)控管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等多項(xiàng)功能。還有“第三只眼”，也是一個(gè)非常優(yōu)秀的監(jiān)控軟件，可以實(shí)現(xiàn)瀏覽網(wǎng)站監(jiān)控、郵件監(jiān)控、聊天監(jiān)控、屏幕監(jiān)控、文件拷貝帶走報(bào)警、資料外泄報(bào)警以及軟硬件更動(dòng)報(bào)警。

我們已經(jīng)擁有了這么多優(yōu)秀的監(jiān)控軟件 ，為什么還要進(jìn)行研究呢，這些軟件功能豐富，對(duì)于我們校內(nèi)的應(yīng)用來說有點(diǎn)浪費(fèi)，所以我們需要一款適合網(wǎng)絡(luò)管理員工作的軟件。我們對(duì)學(xué)生的上課過程進(jìn)行監(jiān)控，首先是要獲得學(xué)生上課時(shí)的電腦屏幕，如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生上網(wǎng)或者玩游戲，則能夠遠(yuǎn)程關(guān)閉其網(wǎng)頁或者游戲界面，這就需要能夠控制其鼠標(biāo)或者鍵盤，如果無法關(guān)閉其界面，在必要的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)閉學(xué)生計(jì)算機(jī)，然后重啟。通過這些操作督促學(xué)生認(rèn)真上課。與此同時(shí)，此軟件要具備不被學(xué)生發(fā)現(xiàn)的功能，不然會(huì)影響學(xué)生的上課積極性，這就需要系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行與進(jìn)程隱藏功能。

監(jiān)控系統(tǒng)要求監(jiān)控端能有效的監(jiān)視被控端，并且接口簡單，便于操作，能夠適應(yīng)不同的被控端，模塊功能清晰明確，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次化。想要實(shí)現(xiàn)以上功能與特性的局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，需要研究系統(tǒng)的架構(gòu)模式、所采用的通訊協(xié)議以及編程技術(shù)這些問題。首先要研究此系統(tǒng)的整體構(gòu)架模式，此系統(tǒng)預(yù)計(jì)采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式。

C/S模式經(jīng)過與其它模式的比較和分析，發(fā)現(xiàn)此模式有一些比較突出的優(yōu)點(diǎn)：交互性好；能夠提供數(shù)據(jù)和服務(wù)的無縫集成；適應(yīng)日益擴(kuò)展的應(yīng)用需求；非對(duì)等相互作用；速度快；良好的開放性和易擴(kuò)充性；可以利用服務(wù)器對(duì)局域網(wǎng)的客戶機(jī)進(jìn)行全面監(jiān)控。

開發(fā)的過程需要一個(gè)功能強(qiáng)大的開發(fā)工具，Visual C++無疑是最好的選擇，它已經(jīng)成為專業(yè)程序員進(jìn)行軟件開發(fā)的首選工具。這是因?yàn)樗粌H是一個(gè)C++編譯器，而且是一個(gè)基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境。Visual C++ 6.0是一個(gè)全面的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。自Visual C++1.0出現(xiàn)后，其新版本不斷出現(xiàn)，現(xiàn)在使用最多的是Visual C++ 6.0，實(shí)現(xiàn)的過程中還需要用到MFC(Microsoft Foundation Classes)，它是一個(gè)類庫，它以C++類的形式封裝了 Windows的API(接口函數(shù))，并且包含一個(gè)應(yīng)用程序框架，同時(shí)也包含很多Windows句柄封裝類和大量Windows的內(nèi)建控件和組件的封裝類。這大大減少了開發(fā)人員的工作量。

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸運(yùn)用的傳輸協(xié)議是TCP/IP，TCP/IP協(xié)議是一個(gè)協(xié)議族，這個(gè)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中最基本，也是最主要的協(xié)議。TCP/IP 規(guī)定了計(jì)算機(jī)以何種方式連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)以何種方式在它們之間進(jìn)行傳輸。它是分層體系結(jié)構(gòu)。高層為傳輸控制協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)聚集信息或把文件拆分成更小的數(shù)據(jù)包。低層是網(wǎng)際協(xié)議，負(fù)責(zé)處理每個(gè)數(shù)據(jù)包的地址部分，使這些數(shù)據(jù)包正確地到達(dá)目的地。

還有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，那就是Winsocket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，所謂socket也被稱為“套接字”，套接字實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請(qǐng)求，應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的功能。套接字有個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)那就是不會(huì)因?yàn)樵诜?wù)器端還是在客戶端而產(chǎn)生不同級(jí)別，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接來說，套接字是平等的，不管是Socket還是ServerSocket都是通過Socketimpl類及其子類完成的。

目前使用的socket提供三種套接字，最主要的是流式套接字，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中無差錯(cuò)、無重復(fù)地發(fā)送。在使用socket的過程中從建立連接到關(guān)閉，使用了以下幾個(gè)函數(shù)：

a)創(chuàng)建套接字socket( )，系統(tǒng)向應(yīng)用程序提供套接字；b)指定本地地址bind( )，將套接字地址與所創(chuàng)建的套接字聯(lián)系起來；c)建立套接字連接 connect( )與 accept( )；d)監(jiān)聽連接listen( )；e)數(shù)據(jù)傳輸send( )與recv( )；f)關(guān)閉套接字closesocket( )，釋放分配給套接字的資源。

如果想要實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)與重啟操作可以利用socket，當(dāng)控制端和被控端的socket連接起來后也就形成了一個(gè)通信通路，控制端發(fā)送一個(gè)命令，被控端通過socket的receivetext函數(shù)將命令從連接中接收出來放到字符串變量S中，再由S中不同的字符串來判斷響應(yīng)哪個(gè)事件，然后通過調(diào)用不同的API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)以下控制功能：(1)關(guān)機(jī)：當(dāng)被控端接收到S中的字符串為‘closewindow’時(shí)，則關(guān)機(jī)，(2)重啟：當(dāng)客戶端接收到S中的字符串為‘reswindows’時(shí)，則重啟。有了關(guān)鍵技術(shù)，那么結(jié)構(gòu)應(yīng)該怎么安排呢，希望能夠考慮到兩方面，一方面是減輕被控端的負(fù)荷，另一方面是安全。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。由圖可以看出監(jiān)控系統(tǒng)有被控端和監(jiān)控端兩部分。模塊獨(dú)立，便于開發(fā)，功能易于實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控端和被控端任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信相互獨(dú)立。

圖1局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)我們系統(tǒng)功能的需求分析，設(shè)計(jì)出各個(gè)功能模塊，系統(tǒng)整體模塊劃分圖如圖2。首先分為服務(wù)端設(shè)計(jì)與客戶端設(shè)計(jì)，然后再對(duì)客戶端與服務(wù)端功能模塊進(jìn)行細(xì)化，單獨(dú)開發(fā)每一個(gè)模塊并分別進(jìn)行調(diào)試，縮短了開發(fā)周期。

監(jiān)控端功能模塊包括：界面模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、屏幕處理模塊。主要監(jiān)視被控端的屏幕情況，根據(jù)屏幕的顯示內(nèi)容進(jìn)行合理的管理。被控端功能模塊包括：抓屏處理模塊、服務(wù)端鎖定模塊、鼠標(biāo)監(jiān)視、鍵盤監(jiān)視、進(jìn)程隱藏。主要進(jìn)行遠(yuǎn)程抓取客戶端直接查看屏幕，若發(fā)現(xiàn)非法使用，鎖定被控端或者遠(yuǎn)程關(guān)閉被控端。

客戶端實(shí)現(xiàn)的原理是客戶端可以通過掃描或者直接輸入獲得被控端IP地址。這樣一來，管理者就可以知道，學(xué)生和工作人員正在利用計(jì)算機(jī)做什么，特殊的情況下可以遠(yuǎn)程關(guān)閉他們的計(jì)算機(jī)。

為了更真實(shí)地符合管理中的實(shí)際情況，就需要被控端的屏幕同時(shí)顯示在監(jiān)控端，同步顯示可以在監(jiān)控端準(zhǔn)確真實(shí)地反映出被控端的計(jì)算機(jī)屏幕。如果想要在監(jiān)控端顯示被控端的屏幕，需要一個(gè)顯示被控端傳回的屏幕圖像的子窗口， Createwindow函數(shù)可以幫我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

被控端的設(shè)計(jì)目標(biāo)與監(jiān)控端是相對(duì)應(yīng)的，接收客戶端的命令，然后返回處理結(jié)果。為了不影響學(xué)生上課的積極性，運(yùn)用windows系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行服務(wù)端程序的方法。

自動(dòng)運(yùn)行之后，服務(wù)端程序運(yùn)行在被控端的計(jì)算機(jī)上，需隱藏起來，為了能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控探針?biāo)谥鳈C(jī)的非法外聯(lián)行為，在任務(wù)管理器不會(huì)被用戶隨意的殺死。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，需要兩個(gè)進(jìn)程。最主要的是守候進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)的原理如下：

守候進(jìn)程是一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)。它有一個(gè)特性是系統(tǒng)級(jí)的服務(wù)在任務(wù)管理器里不會(huì)被用戶隨意殺死，并且可以創(chuàng)建一個(gè)隨系統(tǒng)一起啟動(dòng)的守候進(jìn)程。僅僅這樣是不夠的，因?yàn)槿蝿?wù)管理器中有一項(xiàng)功能是殺死進(jìn)程組，如果直接在這個(gè)進(jìn)程里啟動(dòng)工作進(jìn)程，那么通過殺死進(jìn)程組的功能就可以將兩個(gè)進(jìn)程一起殺死，就起不到保護(hù)的作用?？梢酝ㄟ^System這個(gè)接口函數(shù)來啟動(dòng)工作進(jìn)程，這個(gè)被函數(shù)啟動(dòng)的進(jìn)程被認(rèn)為是屬于系統(tǒng)的進(jìn)程，這樣一來，二者就不屬于同一個(gè)進(jìn)程組，就可以不被殺死進(jìn)程組。而且作為系統(tǒng)的進(jìn)程還可以防止被用戶直接殺死。

我們還需要看看學(xué)生在上課的時(shí)候都對(duì)鍵盤進(jìn)行了哪些操作，這就需要監(jiān)視鍵盤。鉤子機(jī)制是以往的鍵盤監(jiān)控程序中普遍的，來捕獲系統(tǒng)的擊鍵情況。這里將不使用鉤子機(jī)制進(jìn)行鍵盤記錄，因?yàn)橄到y(tǒng)中一旦安裝了鉤子機(jī)制，系統(tǒng)會(huì)頻繁的使用鉤子函數(shù)，這樣大大降低了系統(tǒng)效率。 因此，采用接口函數(shù)GetAsyncKeyState。該函數(shù)實(shí)質(zhì)上是直接偵測鍵盤的硬件中斷，這種方法比較高效。進(jìn)行鍵盤記錄的原理是設(shè)置一個(gè)TextBox控件，用來緩存數(shù)據(jù)，還需一個(gè)Timer控件。按鍵記錄結(jié)果是根據(jù)前臺(tái)窗口的變化而變化的，設(shè)置Timer控件的Interval屬性為1，每l毫秒接口函數(shù)GetAsyncKeyState對(duì)鍵盤進(jìn)行一次徹底地檢查，被按下的鍵及時(shí)的放入緩存中，若被控端改變當(dāng)前工作窗口，就把緩存中的數(shù)據(jù)送到監(jiān)控端。

函數(shù)原型如下：SHORT GetAyncKeystate(Int vKey) 。其中參數(shù)vKey用來定義虛擬鍵碼。此接口函數(shù)實(shí)質(zhì)上是直接偵測鍵盤的硬件中斷，所以它是在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)工作的，也就是無論當(dāng)前工作前臺(tái)是什么，不影響記錄。這樣我們通過GetAsyncKeyState等API函數(shù)完成了對(duì)全部鍵盤按鍵的記錄，實(shí)現(xiàn)了沒有使用鉤子的想法。

想要監(jiān)視鼠標(biāo)在屏幕上的位置，也就是得到鼠標(biāo)在X方向和Y方向上的絕對(duì)坐標(biāo)，mouse_event( )函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)。函數(shù)monse_event()的原型如下：VOID mouse_event (DWORD dwFlags，DWORD dx，DWORD dy，DWORD dwData，ULONG_PTR dwExtralnfo)。作用分別如下：dwFlags用來定義鼠標(biāo)的移動(dòng)和按鍵標(biāo)志變量；dx用來定義鼠標(biāo)沿屏幕X坐標(biāo)軸的移動(dòng)情況；dy用來定義鼠標(biāo)沿屏幕Y坐標(biāo)軸的移動(dòng)情況；參數(shù)dwData，用來定義鼠標(biāo)滾輪的運(yùn)動(dòng)的數(shù)量；參數(shù)dwExtralnfo表示應(yīng)用程序定義的32位信息。

屏幕監(jiān)控的基本原理是對(duì)被控端主機(jī)的屏幕進(jìn)行捕獲，經(jīng)過壓縮處理再傳遞到控制端。其中主要涉及到壓縮技術(shù)和圖像傳輸技術(shù)。屏幕監(jiān)控的關(guān)鍵在于如何將圖像質(zhì)量和傳輸效率結(jié)合起來，既能在監(jiān)控端有比較流暢的屏幕監(jiān)控，又能滿足監(jiān)控環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)要求。

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