本地模式的家庭计算机实时监控系统设计

　　0、引言

　　随着计算机和网络的普及,越来越多的家长面临着如何让自己的孩子远离网络社区中的不良信息,并避开网络游戏的侵扰等问题。家庭计算机实时监控系统应运而生,并成为家长的首选,但是真正能达到效果的并不多见。国外家庭绿色上网监控软件较多,但大部分都是收费软件。

　　据相关机构调查显示,电脑游戏成为未成年人学业、事业的拦路虎,而家庭绿色上网系统能较好地解决这一问题。

　　其主要功能包括:游戏限制、网络限制、时间限制、流量监控等,可以采用简单易用的VB及Access作为开发环境,设计一套本地模式的系统来实现上述功能,为家庭营造一个良好的网络氛围,使孩子远离不良信息的影响,远离游戏带来的一系列问题。

　　1、利用进程监控实现游戏限制

　　1.1设计思路

　　进程是一个正在执行的应用程序。创建一个Win32进程需调用CreateProcess、Create ProcessWithLogonW或CreateProcessAsUser等函数,它们都是应用层提供的API函数。一般情况下,正常运行的程序都会在任务管理器的进程中正常显示。可以通过函数来获得当前的进程列表,如图1所示。游戏监控包括以下几个步骤:

　　建立游戏进程表,如表1所示,表中所列为部分游戏进程名,游戏进程表可以在系统设置中进行添加;查询当前进程;匹配进程中是否有游戏进程,如果有则结束此进程。

　　1.2关键技术

　　进程提取需要用到部分API函 数,如CreateTool-helpSnapshot、ProcessFirst和ProcessNext,利用这3个函数就可以得到当前状态下的进程名。先通过CreateToo-helpSnapshot函数获得进程的句柄,再利用ProcessFirst和ProcessNext遍历,得到最终结果。其流程如图2所示。

　　进程结束部分可利用系统提供的Taskkill命令来完成,本系统中可以采用如下格式来结束进程:“Taskkill/im进程名/f,结束方式”。其中,进程名为需要结束的游戏的名称,结束方式设为“vbhide”,即以隐藏的方式结束该进程。

　　通过上述两个步骤,就能实现对游戏的控制,帮助家长进行自动管理,远离游戏带来的不良后果。

　　2、网络文本数据分析

　　2.1设计思路

　　通过对当前流行的浏览器进行监控,利用函数Find-Window、FindWindowEx及GetWindowText等获取浏览器信息,分析浏览器所打开的URL及文档内容,对不健康的网页实行黑名单制,并及时关闭网页。

　　2.2关键技术

　　采用FindWindow函数可以获得某应用程序的窗口句柄,首先对其进行声明,代码为Declare Function FindWin-dow Lib"user32"Alias"FindWindowA" (ByVal lpClass-Name As String,ByVal lpWindowName As String)As Long,然后再进行调用,如获得IE浏览器的窗口句柄,则可以用:iehwnd=findwindow(vbnullstring,”iexplorer.exe”),接下来就可以利用Iehwnd对IE浏览器进行操作。通过获取网页内容进行分析,判定其是否包含有不良信息。如果包含,立即关闭此浏览器。常用的浏览器有如下几种:Microsoft的IE、谷歌的Chrome浏览器、腾讯TT浏览器、Maxthon、Fire-fox、Opera、傲游、世界之窗、Netscape等。

　　对文本信息的统计分析,可采用基于向量空间模型(VSM)的方法。向量空间模型是基于统计的分类系统中广泛采用的文本计算模型。它可以将一个给定的文本信息转化为一个维数较高的向量,方便计算两个向量的相似度来得出文本相似度。在本系统中用来判断当前打开的网页是否含有不良信息,首先获取网页文档的特征向量T(n1,n2,…,nk,nm),其中1<k≤m,分析文档中特征项的次数向量W(w1,w2…,wk,wm),将其整合为特征项指数向量TW(n1,w1;n2,w2;…,nk,wk;nm,wm),其中1<k≤m,将其简化为:TW(nw1,nw2,…,nwk,nwm)。系统定义有不良信息特征向量X(x1,x2,…,xk,xm),其中1<k≤m,其权重向量为XW(xw1,xw2,…,xwk,xwm),利用上述的TW、XW向量来分析该网页包含的不良信息超过标准值(阈值),利用两向量的夹角余弦值表示,公式如下:

　

　　上述公式可以求出指定网页的特征内容与系统中定义的不良信息匹配程度,如果此结果大于标准值,那么就将该网页定义为不良网页,将其URL地址写入黑名单。反之,表明此网页是安全的。

　　网络黑白名单控制技术是一种针对已知站点的控制技术,获取浏览器句柄后,获得其具体的网页URL,然后与黑白名单进行对比,分析是否是不良信息的URL。白名单为确定健康的URL集合,是一种完全可信赖的网页集合。

　　3、网络流量分析

　　3.1设计思路

　　网络流量分析用于对部分高耗流量的程序进行控制,如在线电视电影、网络游戏等,但对于一些学习资料的下载则需要设置一定的机制让其正常运行。通过系统相关函数的调用得到当前网络的使用情况,如果在某个时间段内持续使用的流量过大,就要对其进行控制(网络资料下载除外),在这里需要与进程的分析相匹配,实现对网络视频及网络游戏的控制。

　　3.2关键技术

　　对当前的网络使用情况进行分析,需要使用到Get-IfTable函数,同时定义一个包含多个数据的Type类型,其中保存一些基本的网络数据,如当前的下载流量、上传流量。对获得的流量数据进行二维显示与分析,判断当前的网络使用情况。

　　当接收网络视频数据时,可以看到如图3所示的二维图示。普通情况下网络使用流量监控如图4所示。通过对二维图的分析统计来判定网络使用情况,当经过某个时间段对二维图进行二值化处理,系统定义一个高速率标准值,对二维图统计出在该时间段内有多少时刻的速率达到了该标准值,如果该时间较长,则判定此时间段为高流量使用时间,最后进行相应的处理。处理过程如下:定义S为时刻总和,bz为标准线,V(s)为时间段某一时刻的流量是否超过了标准线,T(s)为二维图中某一时刻在标准线处的颜色值。

　

　　说明:如果在时间T(s)时刻标准线处的颜色值为0,则表示该时刻流量过高,反之则该时刻流量正常。

　　

　　此进行决策。通过上述描述,可以在某段时间内对流量进行监控,从而限制一些在线视频、游戏类进程的运行。

　　4、自我保护策略

　　本部分包括以下几个方面:任务管理器控制、注册表限制、上机时间控制、热键控制及开机运行控制等。

　　(1)任务管理器控制。它可以在程序开启的时间里对注册表进行修改,进而控制任务管理器使之不能正常显示,通过注册表的HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Policies\目 录 新 建system项,并在其下建立disabletaskmgr的字符串值,设置其值为“1”就可以禁用任务管理器,退出时将其值置为“0”就释放限制。

　　(2)注册表限制。注册表的禁用有两种方式,这里只介绍一种简单的操作方式,打开策略组-用户配置-管理模板-系统,打开“禁止访问注册表编辑工具”设置为已禁用就可以控制注册表。

　　(3)上机时间控制。其主要实现未成年人每天总上机时间以及每次连续上机时间的控制,防止未成年人沉迷于网络,保证未成年人有足够的学习和休息时间,并保证他们的身心健康。针对工作日和周末分别设置,系统运行时开始计时,利用数据库记录当天一共用了多少时间,到达规定时间则给出提示并自动保存当前的内容后立即关闭计算机。

　　(4)热键控制。因为本系统是隐藏运行的,在必要时需要调出来进行参数设置等一些操作,所以需要设置相关热键来调出窗口。可以采用Registerhotkey这个函数来定义热键,当注册热键后,无论在哪个程序中按下这组热键,系统会把相关信息传递给等待接收该信息的窗口,再由这个窗口来处理信息,完成指定功能。所以在接收信息的窗口中还要采用子类处理的技术,程序结束时用Un-RegisterHotKey来取消热键的定义。

　　(5)开机运行控制。本系统用于监控未成年人的计算机使用情况,最简单的方法是将程序快捷方式放到启动文件夹中,这种方式可以被用户删除从而导致系统失效。另一种方法是利用系统注册表来设置启动,在Hkey LocalMachine\Soft\Ware\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run中添加需要启动的程序,新建一个字符串值,输入对应的名称和可执行程序路径并保存,就可以完成相应的工作。

　　5、实验成果

　　通过上述步骤开发出的面向家庭的绿色上网系统产生了良好的效果。针对不同类别进行监测得到如表2的结果。

　　上述三类监测数据结果表明,针对游戏的监控成功率与游戏进程名的收集范围成正比,在后期的研究中需要更多地收集信息,让系统能够自主接收来自广大用户提供的信息。由于针对不良网页的拦截比较弱,因此需要对网页内容进行统计分析,在此部分需要用到模糊理论与贝叶斯决策,但是决策过程不能完全尽善尽美,所以在算法分析上有待进一步研究。高流量监测是获取当前流入网络流量进行分析,在某段时间内的流量严重过高则给出相应的告知以结束该程序。

　　6、结语

　　本文描述了一个适应于家庭的计算机使用控制软件,对进程监控、网络监控、上机时间控制等方面进行了介绍,提供了一个可实际运用的方案,帮助广大家长、教师实现对未成年人上网的自动监控,让青少年远离网络社区中的不良信息,避开游戏的侵扰,使之回归到正常的学习生活状态中。

　　同时,对网络文本信息的统计分析还有待进一步的精确统计,对于统计分析的算法需要进行更多的测试,以得出最佳的估计参数。面向家庭的绿色上网系统要实现对游戏、网络、时间、自我保护策略的完全控制,并产生良好的效果,还需要更进一步的分析与研究。

　　参考文献:
　　[1]孟庆倩,李清宝,魏珉.基于 Windows环境进程监控的设计与实现[J].信息工程大学学报,2007(3).
　　[2]百度百科.
　　[3]曹毅,贺卫红.基于向量空间模型的信息安全过滤系统[J].计算机工程与设计,2006(1).