计算机远程监控系统关键技术研究

计算机远程监控系统关键技术研究 张宁，于国防，付海燕 (中国矿业大学信电学院，徐州221008) 摘要：针对计算机远程监控系统中需要解决的若干关键问题．设计一个客户／JR务器模式的远 程监控系统。利用套接字和应用程序的伪消息机制．对控制客户端和被控服务器端进行 数据交换．从而达到监控与被监控的目的：利用桌面网格技术大大减少了屏幕数据的传 输量；根据桌面图形图像的特点。提出了霍夫曼(Huffman)算法和行程(RLE)算法，有效 地实现了桌面图形图像的编码和解码。 关键词：远程监控；套接字；消息模拟；桌面网格；Huffman算法；RLE算法 0 引言 随着计算机网络技术的不断发展．交互式网上教 学和远程网上监控都已经成为可能。在这些应用中。 都需要控制远端计算机的键盘和鼠标．同时获得实时 流畅的远程屏幕图像，这样就提出了3个问题：如何 实现通过网络与远端机的数据交换：如何利用应用程 序的伪消息机制实现消息模拟．如何有效地压缩和传 输远端桌面屏幕。 本文利用了套接字和应用程序的伪消息机制．对 控制客户端与被控服务器端进行数据交换．根据计算 机桌面图像的特点．提出一种基于网格的桌面图形图 像压缩编码算法。采用客户端朋艮务器模式初步设计 一个计算机远程监控系统。 1 系统架构和设计流程 该系统分为客户端程序和服务器端程序。在使用 前需要将客户端安装到主控端电脑上．将服务器端程 序安装到被控端电脑上。控制的过程一般是先在被控 端电脑上执行服务器端程序．然后在控制端电脑上执 行客户端程序．与服务器端程序建立一个特殊的远程 服务．然后通过这个远程服务．使用各种远程控制功 能发送远程控制命令．控制服务器中的各种应用程序 的运行。通过远程控制软件，可以进行很多方面的远 程操作，包括获取目标电脑屏幕图像．记录并提取远 端键盘事件、鼠标事件，对文件的操作等。网速瓶颈是 很多网络程序必须考虑的问题．远程控制也不例外。 获取被控电脑图像的过程．实际上就是服务器端传输 一幅屏幕的图片到客户端的过程．这个过程需要传输 大量的数据．这涉及到如何对屏幕图片数据进行压缩 (有损或者无损)。另外．什么时候发送屏幕图片数据． 是不是每次都需要发送整个屏幕的数据．这些都是远 程控制必须面对的问题。 利用了套接字和应用程序的伪消息机制．对控制 客户端和被控服务器端进行数据交换．从而达到监控 与被监控的目的。 根据这个思想．需要两个独立的程序．服务器端 程序(ServerRemoteContr01)和客户端程序(Client RemoteContr01)。如图1所示。 图1系统架构 服务器端所需要的模块如下： ●网络模块：负责监听客户端的连接，负责接收 并处理客户端发送过来的命令(鼠标、键盘、网格消息 等命令)．在本机上处理这些消息并发送各种数据(屏 幕数据、命令反馈数据等)到客户端监听程序； ●编码模块：负责对屏幕图像数据进行压缩编码。 收稿13期：2007—08—20修稿日期：2007—11—08 作者简介：张宁(1981一)，男，江苏徐州人。硕士研究生，研究方向为计算机网络与通信 61 MODERNCOMPUTER2007．11 现 代 计 算 机 ^ 总 第 二 七 __ 期 v 一一一一一一一一服务器一一客户端一 一远程控制一 万方数据 现 代 计 算 机 ^ 总 第 二 七 _● 期 v ＼ ＼ 实践与经验、、、、、nn^——————————————————————————————————J—‘LJJ_u___n_________。，。____^1_n__^r-r——————————————————————————————————————--———_一—— 具体的编码方法是由客户端决定(客户端发送的通用 命令消息、压缩方法消息、网格消息、颜色模式消息)。 压缩选项包括了霍夫曼压缩、行程编码、行程一霍夫曼 编码以及不压缩等： ●主框架模块：负责Server端窗口消息处理和映 射。 客户端所需要的模块如下： ●网络模块：负责连接服务器端的监听端口：负 责向服务器发送各种操作命令(鼠标、键盘、各种通用 参数消息等命令)；负责接收服务器端数据(屏幕数据、 命令反馈数据等)．并对这些数据进行解压缩解码．然 后将其中的图像数据(屏幕内容)显示在本机上； ●解码模块：负责对数据进行解压缩解码。这个 模块根据用户在“数据压缩”对话框中的选择从而决 定客户端的解码方法。压缩选项包括霍夫曼压缩、行 程编码、行程一霍夫曼编码以及不压缩等： ●主框架模块：负责Client端窗口消息处理和映 射： ●各种对话框模块：编码解码选择对话框、网格 数目选择对话框。 远程监控程序的工作流程如下图2所示下： 服务器端 客户端 在指定端口上成serversocket 监听(1isten)客户端的清 用accept()接收cllent端 请求并生成会话socket 建立输入输出流，通过会 话socket与客户端通信， 执行相关命令(鼠标、键 盘、文件等)，并将当前 改变区域的屏幕内容发送 $1]client端 关闭会话socket 结束与当前用户的通信 听 根据server端IP和端口 号生成一个socket 向server端监听端口 送connect()请求 建立输人输出流．通过向 会话socket读写信息实 现与server端的通信．发 送相关命令．根据server 端传来的屏幕数据在本 机上显示屏幕内容． 夫刚socket，结 server端的通信 图2远程监控程序的工作流程 首先在一台机器上启动服务器端程序并开启监 听端口．接着在另一台机器上启动客户端程序并让其 连接服务器端口．之后服务器端开启一个与客户端通 信的会话socket。这个会话socket专门负责接收和处 jll0DERNCOMPUTER2007．11 62 理客户端发送过来的消息．并在本机上执行相关命令 (鼠标、键盘、文件等)．然后将当前改变的区域的屏幕 显示内容发送到客户端。 而当客户端连接到服务器端之后．客户端程序就 可以根据服务器端传过来的屏幕数据在本地机上显 示出屏幕内容，从而做出各种鼠标、键盘操作，以及一 些通用信息的更新(压缩模式选择、网格数目等)，这 些操作命令将被编码．然后传递到服务器端．服务器 端再根据这些命令做出相应的操作。 2关键技术的具体实现 2．1消息模拟技术 在一般的应用程序中．用户敲击键盘或者单击鼠 标的消息都是首先被外设的驱动程序所截获．然后外 没将这些消息加入系统的消息队列．这样应用程序就 可以从窗口消息队列中得到该消息并进行相应的处 理。但对于某些应用程序．它无法提供外设的输入．所 以需要自己模拟这些外设消息并将其直接发送到系统 的消息队列中去。这样的技术被称为消息模拟。对于远 程控制来说．客户端程序可以随意操作服务器．也就意 味着服务器端程序必须模拟客户端的鼠标、键盘消息。 相关消息模拟函数的功能与作用介绍如下。 (1)keybd_event VOIDkeybd_event( BYTEbVk， ／／virtual—keycode BYTEbScan， ／／hardwarescancode DWORDdwF|ags，／／flagsspecifyingvariousfunc— tionoptions DWORDdwExtralnfo／／additionaldataassociatedwith keystroke )； bVk：<输入>定义了一个虚键码．它的范围是1。254。 bScm：保留。 dwFlags：<输入>定义函数操作的类型。按下或者弹起。 dwExtralnfo：<输入>定义了击键的额外的关联值。 (2)mouse_event VOIDmouse_event( DWORDdwFlags，／／flagsspecifyingvariousmotion／ clickvariants DWORDdx， ／／horizontalmOUSepositionorposi— tionchange DWORDdy， ／／verticalmousepositionorposition change DWORDdwData，／／amountofwheelmovement DWORDdwExtralnfo ||32bitsofapplication-definedinformation )； 万方数据 dwFlags：<输入>定义各种鼠标移动和单击的标志。 dx：<输入>定义鼠标沿着x轴的绝对位置。 Jy：<输入>定义鼠标沿着Y轴的绝对位置。 dwData：<输入>如果dwFlags包括了 MOUSEEVENTFWHEEL的标志．则dwData定义鼠标滚轮 的运动的数量。正值表示滚轮向前旋转：负值表示滚轮向后 旋转(朝向用户)。滚轮被按下的标志是WHEELDELTA。 dwExtralnfo：<输入>定义与鼠标事件关联的额外信息。应 用程序可以调用GetMessageExtraInfo获得这些额外的信息。 2．2远端桌面屏幕的有效压缩与传输 在远程控制中．需要将计算机屏幕实时地进行传 输．这就提出了一个如何有效压缩和传输桌面图形图 像的问题。由于计算机桌面是一类特殊的图形图像． 它们有其自身的特点： ①它们的变化是非连续性的．这样屏幕抓取的频 率每秒1-4帧即可： ②在计算机桌面屏幕上．存在有较多的块状和条 形区域．它们往往具有相同的背景颜色： ③数据压缩方式应采用无损压缩．否则在解压时 会造成较大的误差扩散： ④桌面图形图像序列的传输具有脉冲性．在两次 图形图像数据传输之间网络存在一段空闲时间。 根据计算机图形图像序列的以上特点．我们提出 一种基于桌面网格的无损编码算法。 (1)桌面图形图像数据采用桌面网格化传送 如果每次都将服务器的全屏数据传向客户端．则 会严重地影响服务器的正常工作。例如．一个典型的 Windows显示配置为1024×768．颜色数为24位真彩 色．则一整幅屏幕的数据量为：1024x768x24= 18．9Mbit。这不但要占用大量的网络带宽．同时也将影 响Windows系统对其他正常任务的处理与响应。为了 减少屏幕更新时的数据传输量．可采取网格化的方 法．把桌面屏幕划分成若干个规则的大小相同的网格 fGrid)．屏幕数据的传输以网格为单位。 客户端每次提出Refresh请求时．服务器只向客 户端传送其屏幕上发生变化的网格图像数据。由于桌 面屏幕的抓取与传送是一个连续的过程．通常在一个 较短的时问间隔内屏幕上往往只有局部发生变化．甚 至不变化。因此．每次只要把屏幕上有变化的网格发 送给客户端就完全可以了．而如果整个屏幕没有变 化．服务器就不用向客户端发送屏幕数据。这样就大 大地减少了屏幕数据的传输量。 (2)对于桌面图形图像数据编码算法的设想 将整个屏幕上所有网格组成的帧称作I帧．将仅 含有屏幕上变化区域的网格组成的帧称作P帧。可 见．每当客户端发出Refesh请求时．服务器都将发送 P帧给客户端．但服务器在第一次响应Refresh请求 时．发送的帧实际上是一个I帧。在具体实现时，对于 I帧中的网格图像数据可采用直接获取并传送其原始 的图像数据：而P帧中的网格数据则是对应网格中新 屏幕数据减去旧屏幕数据的差值．即P帧中的网格图 像数据实际是对应网格的“差图”。 I帧采用Huffman算法压缩．P帧采用RLE(Run LengthEncoding)算法压缩。 在计算机桌面屏幕上．经常存在有大量的块状和 条形区域．它们具有相同的背景颜色．在网格图像数 据中它们占据了绝大多数．可见对I帧采用Huffman 压缩较合适。由于每个像素的彩色数据由3Bytes组 成．即使相邻的两个像素颜色一样．在对应的6Bytes 彩色数据中．相邻字节的值不一定相同．只是相隔 2Bytes肯定相同。若采用RLE压缩，可能适得其反． 造成压缩后的数据量反而会增大。 对于P帧．由于网格中的数据实际是对应网格 的“差图”．如果网格内部有变化的屏幕内容不多．则 “差图”中必然有大量的零。对于这样的网格数据． Huffman算法的压缩速度和压缩率都比不上RLE算 法。所以．对P帧采用RLE算法进行压缩。 3结语 计算机远程监控技术充分利用了现有资源．拓宽 了互联网的利用范围，并进入一般应用的领域。在各 个领域中都有广泛应用，拥有广阔的发展前景。 参考文献 f11谭日鑫．WindoW界面图形压缩及传输．中央民族人学学 报，2001，9(2)：144～148 『21董祖雄，谢捷生．远程屏幕传输及其数据压缩的实现方 案．微型机与应用．2001，(10)：54。56 『31李满．远程控制系统的软件设计．佳木斯大学学报，2004 (3)：34-37 『41范石芝，陈树平．利用Socket实现基于Web的远程监测 系统．陕西工学院学报，2005f3)：53．55 『51马喜春，张曾科．基于Socket进行通用的网络通信程序 设计．试验技术与管理．2005(3)：58～61 『6]朱蓉．利用中间件Socket实现多客机端底层网络通信． 计算机系统应用．2005(61：17～21 『71郑昌波，秦前清等．计算机远程控制技术研究及实践．计 算机工程与设计．2005(6)：1636．1638 『81罗红，慕德俊．桌面图形图像序列压缩与传输研究．计算 机应用．2005，(9)：1299～1303 『9]刘瑞新．VisualC++面向对象程序设计教程．北京：机械 工业出版社．2004 (下转第78页) 63 MODERNCOMPUTER2007．1l 现 代 计 算 机 ^ 总 第 二 七 -_ 期 v 万方数据 现 代 计 算 机 ^ 总 第 二 七 _- 期 v 这样，对于一些通过猜的方式得到Access数据库文 件名的非法访问方法．可起到了有效的阻止作用。 5．2使用oDBC数据源 在ASP程序设计中，应尽量使用ODBC数据源． 不要把数据库名直接写在程序中．否则．数据库名将 随ASP源代码的失密而一同失密。例如： DBPath=Server．MapPath("．／akkjj16t／ kjhgb661／acd／avccx55／faql9jhsvzbal．mdb”) conn．Open“driver=[MicrosoftAccessDriver(+．mdb)}； dbq=”＆DBPath 可见，即使数据库名字起得再怪异．隐藏的目录 再深，ASP源代码失密后，数据库也很容易被下载。如 果使用ODBC数据源．就不会存在这样的问题了。 conn．open“ODBC—DSN名”对ASP页面进行加密。为 有效地防止ASP源代码泄露．可以对ASP页面进行 加密。一般有两种方法对ASP页面进行加密。一种是 使用组件技术将编程。逻辑封装入DLL之中：另一种 是使用微软的ScriptEncoder对ASP页面进行加密。 参考文献 【1]精英．ASP核心技术．北京：中国电力出版社，2001 【21宣小平，但正刚，张文毅．ASP数据库系统开发．北京：人民 邮电出版社．2003 【3】萨师煊，王珊．数据库系统概论．北京：高等教育出版社， 200() DiscussionontheSecurityofASP+Access SHILi——qiong (TheFirstPeople’SHospitalofZhaoqing，Zhaoqing526021) Abstract：ThetechnologyofActiveXinASPisbasedontheopendesignenvironment，SOtheusercan setuporcreateserf-moduleinASP，andmakesthedynamicwebsitepagehaveaunlimited expandingabilitythoughitmayberesultintheun-safetyofnetwork．Thereisdangerous fornetworksecurity，SOit'snecessarytoimprovethesecurityofASP+Access． Keywords：AccessDatabase；ASP；SecurityLeak；ODBCDataSource (上接第63页) ResearchonKeyTechnologies ofComputerRemoteMonitoringSystem ZHANGNing， YUGuo-fang， FUHai—yan (CollegeofInformationandElectronicEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008) Abstract：Accordingtosomekeyquestionsincomputerremotecontrol，designsaC／Ssystemoncorn— puterremotemonitoringsystem．Makesuseofsocketandpuppet-messagemechanismof application，changesthedatesbetweenclientandserver，reachstheaimofcontrolandbe— controlled；Makesuseofdesktop-gridtoreducethequantityoftransmission；Basedonthe characteristicofdesktop，putsforwardHnffman—algorithmandRLE—algorithm．effectiveac— tualizethecodinganddecodeofthegraphicsandimageofdesktop． Keywords：RemoteControl；Socket；MessageSimulation；DesktopGrid；Huffman—Algorithm； RLE—Arithmetic MODERNCOMPUTER2007．11 78 万方数据