計算機(jī)畢業(yè)論文:監(jiān)視、控制計算機(jī)的使用

時間:2022-11-17 10:22:00

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計算機(jī)畢業(yè)論文:監(jiān)視、控制計算機(jī)的使用

監(jiān)視控制計算機(jī)使用

基于WindowsNT/2000的應(yīng)用系統(tǒng)中,一些關(guān)鍵的人機(jī)交互工作站,常需要了解并記錄所有操作人員操作計算機(jī)的情況。如:在工業(yè)控制領(lǐng)域,一些使用計算機(jī)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制的工作站,需要非常高的可靠性和安全性。在這些工作站上通常要求只能運(yùn)行系統(tǒng)所要求的應(yīng)用程序,不能運(yùn)行與系統(tǒng)無關(guān)的程序,同時要求對計算機(jī)操作人員的所有原始輸入進(jìn)行記錄,以便出現(xiàn)事故(如操作故障、程序異常退出)的時候,用來分析是人為原因,還是系統(tǒng)原因造成的。基于以上需求,我們必須解決兩個問題,一個是如何記錄操作人員的輸入,另一個是如何控制操作人員的輸入。在DOS、Windows3.1、Windows95/98中都可以編寫響應(yīng)鍵盤和鼠標(biāo)輸入的中斷處理程序,截取來自鍵盤和鼠標(biāo)的輸入,記錄、分析后依情況分別處理。但是在WindowsNT和Windows2000中,這樣的解決方法將不再行得通,這是因為WindowsNT/2000操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠性,不再允許應(yīng)用程序直接對系統(tǒng)設(shè)備的底層進(jìn)行操作。這樣,用戶的應(yīng)用程序?qū)⒉荒軌驅(qū)τ嬎銠C(jī)的端口地址進(jìn)行讀寫操作,所以在WindowsNT/2000操作系統(tǒng)中對計算機(jī)端口的讀寫是無效的。另外一種方法能夠非常完美地解決這個問題,就是可以編寫操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序來解決,但是要編寫系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序,必須對WindowsNT/2000的系統(tǒng)底層以及整個系統(tǒng)架構(gòu)有比較深入的了解。而且設(shè)備驅(qū)動程序的編寫、調(diào)試都比較困難,同時這方面的資料也比較少。所以本文沒有采取這種方法,而是采用微軟公布的標(biāo)準(zhǔn)Win32函數(shù)和鉤子技術(shù)來解決這個問題,比較方便而且快捷。在WindowsNT/2000操作系統(tǒng)中,稱各種輸入為事件(Event),所有的鍵盤、鼠標(biāo)輸入事件以及其他事件都是通過消息傳遞處理機(jī)制來得到響應(yīng)的。控制、監(jiān)視計算機(jī)實際上是控制、監(jiān)視事件消息流。Windows操作系統(tǒng)為這種應(yīng)用提供鉤子(Hook)技術(shù)。這種技術(shù)的要點就是在操作系統(tǒng)的消息傳遞處理機(jī)制上外掛一個我們定義的函數(shù),可以使用這個函數(shù)來監(jiān)視、控制系統(tǒng)的事件消息流。本文采用的就是這種方法,這種方法要求將所有的程序代碼放入系統(tǒng)可以加載的動態(tài)鏈接庫中。下面我們以鍵盤輸入的監(jiān)視和控制為例詳細(xì)敘述這種方法。其總體思路如下:首先,定義自己的鉤子函數(shù)。其次,安裝自定義的鉤子函數(shù),此后鉤子函數(shù)在后臺開始工作。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)擊鍵動作或者鼠標(biāo)動作,系統(tǒng)將馬上調(diào)用該自定義的鉤子函數(shù),并將事件消息傳入,供程序分析判斷。它可以監(jiān)視所有的擊鍵和鼠標(biāo)動作,與DOS時代的中斷調(diào)用有非常相似的地方。最后,卸載自定義的鉤子函數(shù)。鉤子函數(shù)的定義微軟的鉤子技術(shù)的原理就是應(yīng)用程序可以在系統(tǒng)的消息處理機(jī)制上外掛一個子程序,在消息尚未到達(dá)目的地之前,用該子程序來截獲此消息,以進(jìn)行監(jiān)視和控制。我們這里使用的是WH_KEYBOARD_LL類型的鉤子函數(shù),這種類型的鉤子函數(shù)可以截獲所有的鍵盤事件,即敲擊鍵盤上的任何一個鍵,我們自定義的鉤子函數(shù)都可以知道。該類型鉤子函數(shù)要求安裝自定義的鉤子函數(shù)必須是以下原型:LRESULTCALLBACKLowLevelKeyboard-Proc(intnCode,WPARAMwParam,LPARAMlParam);其中各參數(shù)的含義如下:intnCode:用來決定鉤子函數(shù)如何處理事件消息的代碼,參數(shù)的取值為HC_ACTION時,參數(shù)wParam、lParam包含了所需的鍵盤消息事件信息。WPARAMwParam:鍵盤消息事件的類型ID。該參數(shù)有四種可能的消息類型取值:WM_KEY-DOWN,WM_KEYUP,WM_SYSKEYDOWN,WM_SYSKEYUP.LPARAMlParam:指向一個類型為KBDLLHOOKSTRUCT的結(jié)構(gòu)指針。該結(jié)構(gòu)容納了底層鍵盤輸入事件的詳細(xì)信息,它的定義如下:typedefstructtagKBDLLHOOKSTRUCT{DWORDvkCode;//一個范圍從1到254的虛擬鍵碼DWORDscanCode;//鍵盤的硬件掃描碼DWORDflags;//一系列的標(biāo)志位//0比特位指示該鍵是不是擴(kuò)展鍵(如:功能鍵,或數(shù)字小鍵盤上的鍵),1表示是,0表示否//1~3比特位保留//4比特位用來區(qū)分該事件是否來自Win32函數(shù)keybd_event()調(diào)用,1表示是,0表示否//5比特位為狀態(tài)描述碼,如果ALT鍵按下,該位是1,否則是0。//6比特位保留。//7比特位是變換狀態(tài)位,鍵被按下為0,鍵被釋放為1。DWORDtime;//該消息事件的時間標(biāo)記。DWORDdwExtraInfo;//該消息的其他擴(kuò)展信息。}KBDLLHOOKSTRUCT,FAR*LPKBDLLHOOKSTRUCT,*PKBDLLHOOKSTRUCT;實際的鉤子函數(shù)的框架如下:LRESULTCALLBACKMyLowLevelKeyboardProc(intnCode,WPARAMwParam,LPARAMlParam){BOOLbSkipThisEvent=FALSE;HWNDhwndForeground;HWNDhwndFocus;DWORDdwCurrentThreadId;DWORDdwWindowThreadId;if(nCode==HC_ACTION){PKBDLLHOOKSTRUCTp=(PKBDLLHOOKSTRUCT)lParam;//系統(tǒng)傳遞來的鍵盤輸入事件信息指針switch(wParam){caseWM_SYSKEYUP:caseWM_KEYUP://ifkeyup/*這段代碼用來獲得當(dāng)前擁有輸入焦點的窗口的窗口句柄,以便獲得該窗口的相關(guān)信息*//*獲得前端窗口(即用戶當(dāng)前正在工作的窗口)的句柄,創(chuàng)建該窗口的線程通常擁有比其他線程稍微高一些的優(yōu)先級。*/hwndForegroud=::GetForegroundWindow();dwCurrentThreadId=::GetCurrentThreadId();//當(dāng)前線程的Id//獲得產(chǎn)生前端窗口hwndForeground的線程Id值,用來惟一表示一個線程dwWindowThreadId=::GetWindowThread-ProcessId(hwndForegroud,NULL);/*下面這一行代碼非常重要,它的作用是使當(dāng)前線程(dwCurrentThreadId)的輸入處理機(jī)制依附到創(chuàng)建前端窗口的線程(dwWindowThreadId)的輸入機(jī)制上,否則你將得不到當(dāng)前擁有鍵盤輸入焦點的窗口句柄。這是因為在WindowsNT/2000操作系統(tǒng)通常創(chuàng)建不同的線程來處理相互獨(dú)立的輸入過程,每一個輸入過程都擁有自己的輸入狀態(tài)(焦點、鍵盤狀態(tài)、隊列狀態(tài)等),通過AttachThreadInput調(diào)用,操作系統(tǒng)將允許調(diào)用線程獲得或者設(shè)置其他線程生成窗口的輸入狀態(tài)信息。只有執(zhí)行該系統(tǒng)調(diào)用,才能夠得到當(dāng)前擁有鍵盤輸入焦點的窗口的窗口句柄,否則GetFocus()系統(tǒng)調(diào)用將返回NULL。在這一點上WindowsNT/2000與Windows9X操作系統(tǒng)有很大不同,這也正是WindowsNT/2000比Windows95/98操作系統(tǒng)可靠性、安全性更好的一個原因*/AttachThreadInput(dwCurrentThreadId,dwWindowThreadId,TRUE);////獲得擁有鍵盤輸入焦點的窗口的窗口句柄hwndFocus=::GetFocus();if(hwndFocus||hwndForeground){charwnm[256];wnm[0]=0;//變量定義后,使用之前一定要初始化。//獲得該窗口的窗口標(biāo)題,就是在窗口標(biāo)題欄上顯示的內(nèi)容::GetWindowText(hwndForeground,wnm,255);charclsnm[266];clsnm[0]=0;//獲得該窗口的類名字::GetClassName(hwndFocus,clsnm,255);//獲得該窗口的風(fēng)格LONGstyle=::GetWindowLong(hwfocus,GWL_STYLE);/*如果你只對部分窗口感興趣的話,可以通過下面的形式進(jìn)行過濾,從而只處理你所感興趣的某些窗口的輸入事件*/if((stricmp(clsnm,“edit”)==0)||(0x0020&style)||strstr(wnm,“MyTestWnd”)){//你可以在此記錄供以后分析使用的相關(guān)信息LLKEY_OutputToLog(hwfore,hwfocus,wnm,clsnm,p);}}caseWM_KEYDOWN:caseWM_SYSKEYDOWN:if(p->vkCode==VK_LWIN)

*該行代碼用來將鍵盤上的左Win系統(tǒng)鍵(就是帶有微軟旗幟圖案的那個鍵,注意是左邊的那個)屏蔽掉,如果在代碼執(zhí)行后,用戶敲擊鍵盤上的左Win系統(tǒng)鍵,將不會彈出Windows的開始菜單。你可以根據(jù)你的需要屏蔽任何你所要屏蔽的鍵,從而達(dá)到控制計算機(jī)使用的目的。*/bSkipThisEvent=TRUE;break;}endofswitch}//endofifif(bSkipThisEvent)//如果是需要屏蔽的鍵,一定要返回1給操作系統(tǒng),切記。return1;elsereturnCallNextHookEx(NULL,nCode,wParam,lParam);/*調(diào)用鉤子函數(shù)鏈,以便使其他應(yīng)用程序能夠正常工作*/}這里需要注意的是,如果nCode小于零,鉤子函數(shù)必須返回CallNextHookEx函數(shù)調(diào)用的返回值。如果nCode>=0,建議仍然返回CallNextHookEx函數(shù)調(diào)用的返回值,否則其他安裝了WH_KEYBOARD_LL鉤子函數(shù)的應(yīng)用程序?qū)⑹詹坏较到y(tǒng)發(fā)送的鉤子通知,從而使其他應(yīng)用程序功能發(fā)生異常。不過我們也可以利用系統(tǒng)的這一個特點,來屏蔽一些功能鍵,禁止某些系統(tǒng)特性,實現(xiàn)控制計算機(jī)使用的想法。安裝鉤子函數(shù)接下來的工作就是將我們定義好的鉤子函數(shù)安裝到系統(tǒng)中。用來安裝用戶自定義鉤子函數(shù)的Win32函數(shù)是SetWindowsHookEx,該函數(shù)的原型如下:HHOOKSetWindowsHookEx(intidHook,//將要安裝的鉤子函數(shù)的鉤子類型HOOKPROClpfn,//我們自定義的鉤子函數(shù)的函數(shù)地址HINSTANCEhMod,//應(yīng)用程序的實例句柄,即容納了鉤子函數(shù)的動態(tài)鏈接庫的句柄。如果鉤子函數(shù)所在地址空間在當(dāng)前進(jìn)程的地址空間,hMod應(yīng)該為NULL.DWORDdwThreadId//鉤子起作用的線程Id,如果該值為零,則對系統(tǒng)中所有線程都起作用);其中idHook指定了安裝的鉤子函數(shù)的類型,不同類型的鉤子函數(shù)可完成不同應(yīng)用功能,而且不同版本的Windows操作系統(tǒng)支持的鉤子函數(shù)的種類也不盡相同,在本文我們主要介紹的是WindowsNT/2000操作系統(tǒng)中目前公開支持的最底層的兩種鉤子類型:WH_KEYBOARD_LL和WH_MOUSE_LL。這兩種類型的鉤子函數(shù)在WindowsNTServicesPack3及其以后的版本,包括Windows2000Professional中得到很好的支持。這兩種類型的鉤子函數(shù)可以分別監(jiān)視底層的鍵盤和鼠標(biāo)輸入事件,在系統(tǒng)將事件分發(fā)到相應(yīng)的接收目的地之前將它截獲,交給用戶自定義的鉤子函數(shù)來處理。下面以鍵盤鉤子為例詳細(xì)說明,鼠標(biāo)鉤子與此類似,不再贅談。在這里,我們的安裝函數(shù)和我們定義的鉤子函數(shù)放在同一個動態(tài)鏈接庫中。其中g(shù)_hWin32NT_DllHandle是我們定義的全局變量,類型是Handle,在系統(tǒng)調(diào)用動態(tài)鏈接庫的入口函數(shù)時,將hModule的值賦給g_hWin32NT_DllHandle。//下面是動態(tài)鏈接庫的入口函數(shù)DllMain(HANDLEhModule,DWORDul_reason_for_call,LPVOIDlpReserved){g_hWin32NT_DllHandle=hModule;/*保存該值,以后在安裝自定義鉤子函數(shù)的時候要使用該值*/returnTRUE;}//下面的函數(shù)用來安裝我們自定義的鉤子函數(shù)HHOOKg_hhkLowLevelKybd;//以后在卸載自定義鉤子函數(shù)時,要用到該值voidStartMyHook(void){g_hhkLowLevelKybd=SetWindowsHookEx(WH_KEYBOARD_LL,::MyLowLevelKeyboardProc,(HINSTANCE)g_hWin32NT_DllHandle,0);}/*g_hWin32NT_DllHandle是動態(tài)鏈接庫的句柄,我們定義的鉤子函數(shù)放在該動態(tài)鏈接庫中。該句柄是在操作系統(tǒng)加載動態(tài)鏈接庫時,由操作系統(tǒng)調(diào)用DllMain()傳入的*/如果安裝成功,系統(tǒng)調(diào)用將返回一個鉤子函數(shù)的句柄;如果失敗,將返回NULL。將來在卸載我們自定義的鉤子函數(shù)時要使用該句柄。所以必須將返回值保存到一個全局變量中。安裝成功后,該函數(shù)返回。從現(xiàn)在開始,鍵盤的任何擊鍵動作都將被我們定義的鉤子函數(shù)捕捉到,包括各種系統(tǒng)功能鍵。操作系統(tǒng)在后臺將自動異步地調(diào)用我們自定義的鉤子函數(shù)進(jìn)行處理,并且不會影響任何當(dāng)前正在進(jìn)行的各種工作,也不會對系統(tǒng)有任何不良影響。卸載鉤子函數(shù)當(dāng)我們的應(yīng)用程序退出時,或者不再需要鉤子函數(shù)的處理時,必須卸載我們自定義的鉤子函數(shù)。//下面的Win32函數(shù)用來卸載我們自定義的鉤子函數(shù)UnhookWindowsHookEx(g_hhkLowLevelKybd);至此,我們已經(jīng)比較完整地介紹了底層鍵盤鉤子技術(shù)的應(yīng)用方法,對于鼠標(biāo)輸入事件的控制與監(jiān)視的方法,與此完全類似,讀者可依照本文完成自己的功能。并且在你的應(yīng)用程序中,可以根據(jù)需要,多次安裝、卸載鉤子函數(shù)。不過有一點讀者要注意,就是在程序調(diào)試時,一定不要同時將這兩種類型的鉤子函數(shù)都進(jìn)行設(shè)置,因為一旦程序處理上有錯誤,操作系統(tǒng)將不能獲得任何操作消息,計算機(jī)只有重新啟動。讀者可以將本文介紹的方法應(yīng)用到許多場合,比如在運(yùn)行某些關(guān)鍵的任務(wù)時,為避免人機(jī)交互的干擾,可以鎖定鍵盤和鼠標(biāo)的輸入。待任務(wù)完成時,再恢復(fù)正常的鍵盤和鼠標(biāo)的輸入。另外,屏蔽某些不想讓用戶使用的功能鍵等等。