基于WinDis 32技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測

基于WinDis32技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測

【摘要】本文論述了網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)原理與實(shí)現(xiàn)過程，遵照國際標(biāo)準(zhǔn)化開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）七層體系結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)接口規(guī)范WinDis32V5.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在應(yīng)用層對數(shù)據(jù)鏈路層的控制，完成了對網(wǎng)上流動(dòng)數(shù)據(jù)幀的實(shí)時(shí)截獲、解封與分析?！娟P(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)分層WinDis32技術(shù)網(wǎng)絡(luò)信息截獲數(shù)據(jù)幀NDIS網(wǎng)絡(luò)適配器1．前言隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各類網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，遠(yuǎn)程訪問的增加，虛擬專用網(wǎng)（VPN）的出現(xiàn)和Internet的普及，網(wǎng)絡(luò)安全性已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域一門重要的研究學(xué)科。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是保障網(wǎng)絡(luò)安全性的基本措施之一。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，用于監(jiān)測網(wǎng)上流動(dòng)信息，并對網(wǎng)絡(luò)信息給予適當(dāng)控制。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，可用于調(diào)試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，判斷應(yīng)用程序是否正確地發(fā)送或接收了數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，還可用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)信息，杜絕不健康站點(diǎn)的不健康內(nèi)容，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。應(yīng)用于安全防范，可監(jiān)視我方信息內(nèi)容、保障網(wǎng)絡(luò)安全，截獲情報(bào)、分析懷有敵意方的網(wǎng)站。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施有效的攻擊與保護(hù)，是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)在軍事上的重要發(fā)展方向之一。本文論述的網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)時(shí)監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)，是用于特殊目的的數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)的突破口，是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)部分，其實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與WinDis32技術(shù)。2．網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是按高度的結(jié)構(gòu)化方式進(jìn)行的，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為更廣泛的計(jì)算機(jī)互聯(lián)制定了標(biāo)準(zhǔn)化的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。OSI參考模型用結(jié)構(gòu)描述方法，即分層描述的方法，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分為七個(gè)部分（也叫七個(gè)層次），每層各自完成一定的功能。由低層至高層分別稱為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)送方將數(shù)據(jù)從應(yīng)用層向下傳遞到物理層，每一層協(xié)議模塊為下一層進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，數(shù)據(jù)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)接收方，接著再由下而上通過協(xié)議棧傳遞，并與接收方應(yīng)用程序進(jìn)行通信。在通用網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)鏈路層由網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)，本文中網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測的立足點(diǎn)在于數(shù)據(jù)鏈路層，基于電纜是固有的廣播性介質(zhì)，通過對網(wǎng)絡(luò)適配器的控制，實(shí)時(shí)截獲與分析經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)適配器的所有網(wǎng)上流動(dòng)信息。3．WinDis32技術(shù)WinDis32全稱為Win32NDIS（NetworkDriverInterfaceSpecification）網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)接口規(guī)范，用于開發(fā)Windows產(chǎn)品，可在Windows9X和WindowsNT上直接訪問NDIS媒體訪問控制（MAC）驅(qū)動(dòng)接口。圖2顯示了Windows網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)組件與Win32NDIS結(jié)構(gòu)組件：WinDis32網(wǎng)絡(luò)組件由四部分組成：NDIS適配器、PCANDIS5NDIS協(xié)議驅(qū)動(dòng)、W32N50WinDis32APIDLL、WinDis32應(yīng)用程序。WinDis32應(yīng)用程序調(diào)用W32N50.DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫提供的API應(yīng)用程序接口，通過NDIS協(xié)議驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)對NDIS適配器進(jìn)行的存取操作。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)接口規(guī)范NDIS的主要特征是所有適配器相關(guān)驅(qū)動(dòng)均由NDIS接口打包，例如，最底層NDISNIC驅(qū)動(dòng)不能對網(wǎng)卡直接執(zhí)行I/O，它通過NDIS打包服務(wù)來訪問硬件；高層WindowsNDIS網(wǎng)絡(luò)組件使用NDIS打包界面與適配器相關(guān)驅(qū)動(dòng)通信。只有NDIS協(xié)議驅(qū)動(dòng)可以調(diào)用NDIS打包，訪問NDIS適配器。WinDis32應(yīng)用程序接口函數(shù)包括：W32N_OpenAdapter()，打開一個(gè)已被命名的NDIS適配驅(qū)動(dòng)器，若操作成功，則生成一個(gè)面向適配器對象的WinDis32適配器句柄，這一句柄被隨后多個(gè)在該適配器上操作的W32N_XXX函數(shù)所用；W32N_CloseAdapter()，關(guān)閉已打開的適配器句柄；W32N_PacketRead()，數(shù)據(jù)幀讀操作；W32N_PacketReadEx()，數(shù)據(jù)幀異步讀操作；W32N_PacketSend()，發(fā)送數(shù)據(jù)幀操作；W32N_PacketSendEx()、W32N_MakeNdisRequest()等等。WinDis32技術(shù)使得從Win32應(yīng)用層進(jìn)行NDIS請求如同在一個(gè)內(nèi)核模式的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行請求一樣簡單，并支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器同時(shí)打開，完成各自的信息發(fā)送與接收。4．網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)測程序分為信息截獲與信息分析兩大部分，其中信息截獲程序流程如圖3所示，采用多進(jìn)程與多線程技術(shù)，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)截獲。其中網(wǎng)絡(luò)適配器列表通過讀取系統(tǒng)注冊表生成；網(wǎng)絡(luò)適配器詳細(xì)信息包括適配器型號、網(wǎng)絡(luò)適配器物理地址、傳輸最大幀、傳輸速率以及機(jī)內(nèi)標(biāo)識符，通過函數(shù)W32N_MakeNdisRequest()獲得。協(xié)議過濾部分是包括PCAUSA端口的PCANDIS5協(xié)議驅(qū)動(dòng)，BPF過濾器是由UNIX環(huán)境到Windows的模擬機(jī)制，為Win32應(yīng)用程序提供了一種普通而又便利的機(jī)制，可過濾指定協(xié)議，由協(xié)議驅(qū)動(dòng)執(zhí)行，拒絕不想要的數(shù)據(jù)幀。支持協(xié)議包括：傳輸控制協(xié)議TCP、互連網(wǎng)協(xié)議IP、地址解析協(xié)議ARP、反向地址解析協(xié)議RARP、互連網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP、互連網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP、NovellSPX/IPX協(xié)議IPX、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP、NetBEUI協(xié)議、AppleTalk協(xié)議。信息分析部分利用已獲知的媒體訪問控制協(xié)議，提取出數(shù)據(jù)幀中的有效域值，如源主機(jī)物理地址、目的主機(jī)物理地址、幀長度等。并同時(shí)為每一被截獲的數(shù)據(jù)包打上時(shí)標(biāo)，注上序列號，為下一步數(shù)據(jù)重組提供可靠依據(jù)。接收數(shù)據(jù)幀顯示與信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果范例如下：包序列號：0000000033時(shí)間：0005860764msec長度：109/109Ethernet目的：00.40.05.39.A2.B0源：00.00.B4.86.74.FA類型：0x0800000000:00400539A2B00000:B48674FA08004500.@.9t...E.000010:005F270340002006:A1EE6464647A6464._'.@....dddzdd000020:64650406008B0040:BF14006C24B95018de@...l$.P.000030:2238DEC600000000:0033FF534D421A00"83.SMB..000040:0000000000800000:0000000000000000000050:00000308252D0308:014C080108008010%-...L000060:0000100000000000:0000000000包序列號：0000000034時(shí)間：0005860766msec長度：1514/1514Ethernet目的：00.00.B4.86.74.FA源：00.40.05.39.A2.B0類型0x0800000000:0000B48674FA0040:0539A2B008004500t..@.9E.000010:05DC640B40008006:FF68646464656464..d.@hdddedd000020:647A008B0406006C:24B90040BF4B5010dzl$..@.KP.000030:20B786DA00000000:10007E8B77DAD2D0~.w...000040:D727599A8F18D377:15D56C860F2C623E...停止數(shù)據(jù)幀接收應(yīng)用統(tǒng)計(jì)：已接收數(shù)據(jù)幀數(shù)目：34已發(fā)送數(shù)據(jù)幀數(shù)目：05．進(jìn)一步研究與發(fā)展本文所研究的網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)測屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全對策研究的一部分，屬于網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)測的基礎(chǔ)性研究。以此研究成果為基礎(chǔ)，可進(jìn)行進(jìn)一步的軟件開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測、情報(bào)獲取、網(wǎng)上各站點(diǎn)地址分析、站點(diǎn)類型分析，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全維護(hù)提供監(jiān)測手段，因此，具有特別的意義。參考文獻(xiàn)1.PCAUSAWinDis32V5.0文檔1998.32.劉錦德等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)大全電子工業(yè)出版社1997.73.KrisJamsa等INTERNET編程電子工業(yè)出版社1996.54.DavidJ.KruglinskiVisualC++技術(shù)內(nèi)幕清華大學(xué)出版社1996