擊鍵特征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計＊

李 艷

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710077）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息安全顯得日益重要。通常身份認(rèn)證系統(tǒng)的方式有很多，基于擊鍵特征的身份認(rèn)證利用鍵盤提取用戶特征，不需要其他設(shè)備，是一種價格低廉，使用便利的認(rèn)證方式。本設(shè)計主要分為2部分：用于實現(xiàn)鍵盤消息截取的鍵盤鉤子dll動態(tài)鏈接庫的建立以及主函數(shù)的編寫。其中，dll動態(tài)鏈接庫主要實現(xiàn)的功能是將用戶輸入的按鍵信息保存到工程目錄下以及設(shè)置按鍵以屏蔽鍵盤消息；主函數(shù)中除了調(diào)用動態(tài)鏈接庫以外，主要完成單鍵持續(xù)時間和按鍵間隔時間的采集。試驗采用的是MFC，即基于對話框的MFC工程。

1 動態(tài)鏈接庫建立

1.1 dll主程序設(shè)計

鍵盤鉤子安裝好后，則在主函數(shù)調(diào)用時，一旦有按鍵消息（按鍵按下或彈起），就會觸發(fā)鍵盤鉤子函數(shù)，截獲消息并會進入過程函數(shù)進行相應(yīng)處理，過程函數(shù)是處理鍵盤消息的主要函數(shù)。本試驗中，要求將鍵盤上按下的鍵記錄在工程目錄下。在開始編寫前，首先聲明鉤子過程函數(shù)為：

在進行鉤子過程編寫時，設(shè)計實現(xiàn)的是將按鍵保存到工程目錄下的“key.txt”文件中，因此將用到c中的文件類型函數(shù)，可以用fopen（）函數(shù)來實現(xiàn)打開文件。本設(shè)計采用的是“a＋”，表示為讀寫打開一個文本文件，當(dāng)字符輸入完成后，可用fwrite函數(shù)輸入一組數(shù)據(jù)到文件中，fwrite用來寫入一個數(shù)據(jù)塊，它的一般調(diào)用形式為fwrite（buffer，zise，count，fp）。字符的保存機理為首先將鍵盤的虛擬鍵碼保存，然后再利用ToAscii函數(shù)將虛擬鍵碼或按鍵狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字符。ToAscii函數(shù)的的原型為：

1.2 函數(shù)導(dǎo)出

處理函數(shù)編好后，必須將要在主函數(shù)中調(diào)用的函數(shù)導(dǎo)出，本試驗需要導(dǎo)出的函數(shù)為InstallHook（）與EndHook（）函數(shù)。調(diào)用InstallHook（）函數(shù)，當(dāng)有按鍵消息時，便會觸發(fā)鉤子函數(shù)，進入鉤子過程進行處理；當(dāng)不需要鍵盤鉤子時，調(diào)用EndHook（）函數(shù)，卸載鉤子。在源文件中添加關(guān)鍵字＿＿declspec（dllexport）來聲明要導(dǎo)出的函數(shù)，在源文件中添加一頭文件KB.h，添加下述代碼：

1.3 dll與lib文件生成

在完成上述步驟，即鉤子安裝，鉤子過程處理，鉤子卸載，函數(shù)導(dǎo)出一系列工作之后，點擊“編譯”與“建立”按鈕，在工程Debug目錄下生成2個文件，KB.lib與KB.dll。至此，一個動態(tài)鏈接庫完成建立，其功能主要為保存按鍵信息。

2 主函數(shù)設(shè)計

2.1 程序界面設(shè)計

在VC＋＋6.0環(huán)境下新建一個基于對話框的MFC AppWizard（exe）工程，工程命名為特征值采集，在選項“ResuorceView”的“test resuorce”下選擇“Dialog”，選擇第2項“IDD＿TEST＿DIALOG”，點擊打開設(shè)置應(yīng)用程序界面，添加4個按鈕，ID屬性分別為IDC＿BUTTON1、IDC＿BUTTON2、IDC＿BUTTON3、IDC＿BUTTON4，Caption屬性分別為獲取單鍵持續(xù)時間（毫秒）、獲取兩鍵間隔時間（毫秒）、取消按鍵信息、保存按鍵信息。按下對應(yīng)按鈕會實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

2.2 主程序編寫

2.2.1 獲取單鍵持續(xù)時間與按鍵間隔時間

為在對話框中響應(yīng)按鍵按下及彈起消息，需要在CtestDlg類下添加函數(shù)PreTranslateMessage（MSG＊ pMsg），右擊添加虛擬函數(shù)PreTranslateMessage（），通過重載這個函數(shù)，可以改變MFC的消息控制流程，甚至可以做一個全新的控制流出來。利用PreTranslateMessage（）可以攔截按鍵消息，在窗口進行響應(yīng)。右擊CtestDlg類，選擇“Add Virtual Function”，在其下選擇“PreTranslateMessage”并添加，就可以在其下進行按鍵攔截和處理。PreTranslateMessage函數(shù)如下：

本文主要采用高精度計時器QueryPerformanceFrequency（）和 QueryPerformanceCounter（）函數(shù)獲取單鍵持續(xù)時間與兩鍵間隔時間。在計時之前，需要調(diào)用QueryPerformanceFrequency（）函數(shù)獲取計數(shù)器的頻率nFreq，之后為獲取單鍵持續(xù)時間與兩鍵間隔時間，必須截獲按鍵按下消息（WM＿KEYDOWN）和釋鍵消息（WM＿KEYUP），每當(dāng)按鍵按下或彈起時，調(diào)用QueryPerformanceCounter（）函數(shù)獲取當(dāng)前計數(shù)值nBeginTime.QuadPart與nEndTime.QuadPart，可記為t1與t2，則單鍵持續(xù)時間為time1＝（t2－t1）／nFreq。類似地，兩鍵間隔時間可用同樣的方法測得。由于按鍵按下和釋放消息都要截獲處理，因此可用switch語句實現(xiàn)：

結(jié)果為雙精度型，單位為ms。如此便獲得了單鍵持續(xù)時間，由于本設(shè)計設(shè)置為獲取6位任意字符的單鍵持續(xù)時間和兩鍵間隔時間，可定義兩個雙精度型全局?jǐn)?shù)組time［6］和time［5］，分別用于存放六個按鍵的持續(xù)時間和兩兩間隔時間，并設(shè)置1個變量i，共判斷6次，以上述同樣的方法獲得兩種按鍵特征值。

2.2.2 動態(tài)鏈接庫調(diào)用

動態(tài)鏈接庫編譯后，需要在主程序中對其進行調(diào)用，調(diào)用方法采用隱式加載的方式，即將工程KB＼Debug目錄下生成的dll文件拷貝至主函數(shù)特征值采集工程目錄下，并在工程下選擇工程，設(shè)置、選擇連接選項卡，在對象／庫模塊下添加靜態(tài)庫KB.lib的路徑，由于本設(shè)計定的兩工程在同一目錄下，可添加的路徑為：…＼KB＼Debug＼KB.lib.

2.2.3 按鈕功能實現(xiàn)

本設(shè)計在程序界面設(shè)置了4個按鈕，ID為IDC＿BUTTON1、IDC＿BUTTON2、IDC＿BUTTON3、IDC＿BUTTON4，Caption屬性分別為獲取單鍵持續(xù)時間（毫秒）、獲取兩鍵間隔時間（毫秒）、取消按鍵信息、保存按鍵信息，設(shè)計要求按下時實現(xiàn)相應(yīng)的功能，其中按下IDC＿BUTTON1和IDC＿BUTTON2要求顯示結(jié)果，即數(shù)組time［6］與time［5］的各個元素值，本設(shè)計采用MessageBox簡單顯示結(jié)果，使用Cstring的Format方法將雙精度型time［6］與time［5］元素轉(zhuǎn)換成Cstring字符串。打開程序設(shè)計界面，雙擊IDC＿BUTTON1，跳轉(zhuǎn)到如下程序：

在上述程序中添加Format格式轉(zhuǎn)換代碼，并用MessageBox對話框顯示結(jié)果，本設(shè)計將double型轉(zhuǎn)換為Cstring，因此可用%lf格式轉(zhuǎn)換：

類似地，雙擊IDC＿BUTTON2，在函數(shù)void CTestDlg：：OnButton2（）下用同樣的方法可將time［5］中的各個元素顯示。

IDC＿BUTTON3的功能是取消按鍵信息的保存，信息的保存是在dll中實現(xiàn)的，因此，在主函數(shù)中，只需簡單地調(diào)用EndHook（）將鉤子卸載就行，這樣就取消了鉤子的功能。工程目錄下的key.txt文件將不會保存用戶輸入的信息。函數(shù)如下：

void CTestDlg：：OnButton3（）

｛

／／TODO：Add your control notification handler code here

EndHook（）；

｝

IDC＿BUTTON4用于保存輸入信息，只需調(diào)用InstallHook（）即可。函數(shù)如下：

void CTestDlg：：OnButton4（）

｛

／／TODO：Add your control notification handler code here

InstallHook（）；

｝

通過試驗驗證，擊鍵特征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠很好地采集用戶擊鍵時的按鍵持續(xù)時間和間隔時間，為后續(xù)用戶擊鍵特征的識別打下了良好基礎(chǔ)。

［1］曲維光，宋如順.基于用戶擊鍵特征識別的用戶認(rèn)證系統(tǒng)［J］.計算機工程與應(yīng)用，2002，39（16）：69－70

［2］朱明，周津，王繼康.基于擊鍵特征的用戶身份認(rèn)證新方法［J］.計算機工程，2002，28（10）：138－140.