局域网监控系统中管理器子系统的设计与实现.pdf
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1、Y1 2 1 2 9 1 0州大学密级:工程硕士专业学位论文(设计)局域网监控系统中管理器子系统的研究与实现软件工程领域研究生田可指导老师阮树骅颜伟东随着计算机网络的蓬勃发展,信息系统的安全问题日益严峻,作为信息系统安全的一个重要组成部分的局域网安全也面临巨大考验。统计数据表明,7 0 的网络攻击行为来自局域网内部用户,如何对局域网内部看似“可信”的用户进行有效的监视和管理,是维护局域网安全的一个重要挑战。“局域网监控系统”由“管理器子系统”和“监控程序子系统(A g e n t)”组成,整个系统采用c S(客户端,服务器)工作模式,在局域网网络管理中心管理器上安装“管理器子系统”软件,向安装
2、在工作站上的A g e n t 发送监控指令,并显示监控执行结果。在工作站上安装A g e n t 服务程序,接受和执行管理器发送的指令,并返回执行结果。安全管理员通过管理器对A g e n t 进行配置和管理,A g e n t 根据安全管理员设置的安全策略,进行“进程管理与监控”、“设备管理与监控”、“磁盘管理”和“系统管理”等操作。论文所设计和实现的“局域网监控系统”,运用了网络通信技术和密码技术,通过对局域网内的工作站实施可视化管理和控制,严格控制局域网内部用户的操作,从根本上维护局域网的安全。整个系统开发过程严格按照软件工程的规范进行开发,系统原形作为国家8 6 3 课题已通过国家计
3、算机网络与信息安全管理中心验收,证明完全达到设计标准。关键词:局域网监控C SS o c k e tA g e n tT h eD e s i g n&I m p l e m e n t a t i o no fM a n a g e m e n tS u b s y s t e mi nL A NM o n i t o r i n gS y s t e mS o R w a r eE n g i n e e r i n gG r a d u a t eS t u d e n t g 仇K eA d v i s e r:R u a nS h uH u aY a hW e iD o n gD u
4、 r i n gt h ed e v e l o p m e n to fC o m p u t e rn e t w o r k,t h eS e c u r i t yo fI n f o r m a t i o nS y s t e mi sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t;t h eL o c a lA r e aN e t w o r ks e c u r i t yi sa ni m p o r t a n tp a r to fI n f o r m a t i o nS y s t e mS e c u r i t y I ti n d
5、i c a t e st h a tt h e7 0 n e t w o r ka t t a c k si sf r o ml o c a lu s e r so fL o c a lA r e aN e t w o r ka c c o r d i n gt ot h es t a t r e p o r t,h o wt oM o n i t o rl o c a lu s e r so f L o c a lA r e a N e t w o r kb e c o m e sa ni m p o r tc h a l l e n g eo f L o c a lA r e aN e t
6、 w o r kS e c u r i t y T h eL o c a lA r e aN e t w o r kM o n i t o r i n gS y s t e mi st om a n a g ea n dc o n t r o la l lt h ew o r k s t a t i o no fL o c a lA r e aN e t w o r k,s t r i c t l yc o n t r o l l c dl c o a lu s e r s o p e r a t i o n,v i n d i c a t e dt h es e c u r i t yo f
7、L o c a lA r e aN e t w o r k T h eL o c a lA r e aN e t w o r kM o n i t o r i n gS y s t e ma d o p t sC S(C l i e n V S e r v e r)a r c h i t e c t u r ew h i c hc o n s i s t so f M a n a g e e x e a n d A g e n t e x e”M a n a g e e x e i si n s t a l l e di nc o m p u t e rw h i c ht ob em a n
8、 a g e d a n d“A n g e n t e x e i si n s t a l l e di nl o c a lU S e r Sc o m p u t e r si nL o c a lA r e aN e t w o r k T h eM a n a g e ro fM a n a g e m e n tC e n t e ru s e sM a n g e r e x et oc o n f i g u r ea n dm a n a g et h ew o r k s t a t i o no fL o c a lA r e aN e t w o r k,t h eA
9、 g e n t e x eo fw o r k s t a t i o nc a ni n v o k e P r o c e s s-C o n t r o l”,M e m o r y-m a n a g e r ,D i s k-M a n g e”“S y s t e m M a n g e o p e r a t i o nt ow o r k s t a t i o nt h o u g hs e c u r i t ym a n a g e m e n tp o l i c y T h eL o c a lA r e aN e t w o r kM o n i t o r i
10、n gS y s t e mm u s tm a k ea ni m p o r t a n te f f e c to nL o c a lA r e aN e t w o r kS e c u r i t y K e yW o r d s:L A NM o n i t o rC SS o c k e tA g e n t2四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得四川大学或其他教育机构的学位或证书而使
11、用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师指导下取得的,论文成果归四川大学所有,特此声明。学位指导老师:企业指导老师:学年月日四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究1 综述1 1 引言改革开放以来,我国的信息化建设取得了蓬勃的发展,同时也保障了国民经济的快速、健康地发展,因此信息系统的安全问题就显得越来越重要。“局域网监控系统”通过对局域网内所有的工作站实施可视化管理和控制,严格控制了局域网内部用户的操作,可以起到防范企业机密资料被窃取、追查可疑行为,保留电脑操作证据、规范员工使用电脑行为,
12、防止滥用电脑,提高生产效率等作用,从而从根本上维护了局域网的安全。该系统必将在维护局域网安全方面起到重要的作用。本方案详细描述了系统的软件结构,指明了关键技术的研究方向,指导软件的设计与开发。本课题是由我和陈旭共同完成,我负责管理器子系统的设计与开发,陈旭负责监控程序(以下简称为A g e n t 子系统)的设计与开发。1 2 系统建设背景近年来由于互联网的飞速发展,计算机的应用逐渐扩展到了各个行业的内部,人类社会已经进入了信息化时代。为了实现内部资源的共享,局域网的应用得到了长足的发展,同时为了更好地利用互联网的功能,越来越多的公司、学校以及各种职能部门都提供了和互联网互联互通的功能。毫无疑
13、问,这样的举措可以带来很多的益处,但是同时也应该注意到通过网络观看电影、进行网络游戏,甚至登录各种不健康网站等负面影响“。由于这些行为不易发现和管理,因此如何有效地解决这个突出问题成为人们关注的一个焦点“。本课题就是在这个背景下产生的,论文针对计算机和网络给管理方面带来的不利影响,论述了如何利用网络来充分发挥其积极作用,实现对局域网内计算机管理的信息化和自动化。监控系统的一个简单含义就是通过某种方法对一些特定情况进行实时跟踪,如有异常现象发生,则发出警报信息同时对异常进行相应的处理,而减轻了工作强度”1。从使用设备类型的角度上来划分,监控系统可以分为两类:以硬件为主的监控系统和以软件为主的监控
14、系统。前者主要是通过摄像头和各种四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究传感器来完成监控功能,例如银行使用的闭路电视监视系统,就是采用摄像头来录制任意一个时刻营业厅周围的场景;后者是随着网络和计算机的发展而产生的新的监控系统,互联网的普及和发展,既带来信息共享和资源交换方便的益处,同时也不可避免地带来了消极的因素,如网络病毒、恶意黑客程序等一直在威胁着计算机的安全,各种不健康的内容充斥着互联网,严重影响了网络的健康发展”。为了抵御各种新的威胁,产生了以软件为主的监控系统,这类监控系统主要以防火墙为代表,本文所要介绍的监控管理系统就属于这来监控系统。据国外数据统计,开通互联网办公的企业
15、中,企业员工平均每天有超过二分之一的上班时间用来上网聊天,浏览娱乐色情网站或者处理个人事务。1。我国各行业自从1 9 9 9 年底开始接入I n t e m e t 办公后,内部的局域网也存在着类似的问题。如浏览国家明令禁止的网站、工作时间上网打游戏聊天、下载和实际工作无关的电影、歌曲,甚至利用各行业的网络,对国内外的某些网站发起恶意攻击,这些行为某些已经违反了国家互联网的有关管理条例,更多的是消耗了网络带宽的资源,使网络得不到充分的利用,影响了正常的办公业务。因此如何加强对计算机的管理,更好地利用网络资源,为企事业单位服务成了日益突出的问题。本系统开发的目的在于针对以上的现实问题,为了满足局
16、域网管理员的需求,需要有一套监控管理软件,对网络内的所有计算机进行实时有效的管理,充分发挥软件的监督作用。1 3 研究趋势局域网监控系统主要是对局域网内使用的计算机进行监控,用来查看任意一段时间内被控端计算机的使用情况,使用的是远程控制技术。远程监控软件是在远方机器允许的情况下,对其进行监控的一类软件。它由客户端(C l i e n t)和服务器端(S e r v e r)两部分组成。S e r v e r 端是应用于被控端计算机上的软件,C l i e n t 端是运行于监控端计算机上的软件。黑客使用的特洛伊木马技术也是这种远程监控技术,是一种基于远程控制的黑客工具,具有隐蔽性和非授权性的特
17、点。2四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究从远程监控程序的发展来看,基本上可以分为两个阶段,最初产生于以U N I X 平台为主要操作系统时期,当时木马程序的功能相对简单,往往是将一段程序嵌入到系统文件中,用跳转指令来执行一些木马的功能,在这个时期木马的设计着和使用者大都是些技术人员,必须具备相当的网络和编程知识。而后随着W i n d o w s 平台的日益普及,一些基于图形操作的木马程序也出现了,用户界面的改善,相应的木马入侵事件也频繁出现,由于这个时期木马的功能已日趋完善,因此对服务器端的破坏也更大了。远程监控软件实现的原理与木马类似,它使用木马的技术,但是用于对内监控,不
18、行使它的破坏功能。现在这类软件正朝着如下的几个方向发展“1:(1)跨平台性:主要是针对W i n d o w s 系统而言,如何让监控程序能够在不同的W i n d o w s 平台上运行是一个需要解决的难点。因为W i n d o w sN T 2 0 0 似P 都具有了权限的概念,这和W i n d o w s9 5 9 8 是不同的。另外一般的监控程序多少都使用了某些W i n d o w s 系统下特定的A P I,因此如何能够设计出与W i n d o w s 平台版本无关的监控系统是所有开发商们面临的一个难点。(2)模块化设计:模块化设计是一种潮流,现在的远程监控软件同样采用了模块
19、化设计的概念。(3)更新更强的感染模式:传统的修改I N I 文件和注册表的手法,已经不能适应更加隐蔽的需要,目前很多木马的感染方式已经开始改变,象病毒一样感染W i n d o w s 下的文件,监控软件也需要解决隐蔽性的问题,因此木马的传播方式仍然可以借鉴。(4)即时通知:如果目标使用的是动态I P,以扫描方式找I P 地址太慢,现在的木马已经有了即使通知的功能,如I R C、I C Q 通知等。随着网络技术的飞速发展和监控范围的扩大,监控系统由过去的单机监控过渡到现在的网络监控,但目前还存在着一些问题。首先,网络通信技术不足的问题。网络通信技术是远程监控技术中最为关键的技术,然而,目前网
20、络通信一般简单采用S o c k e t 技术,甚至F T P 或E-M a i l 等,这些技术无论在传输的数据量、编程的灵活性还是安全性方面都有很大的欠缺,特别是对于现场多个端点的数据采集,会大大增加编程的复杂度,不能满足远程监控技术对网络通信的需求。四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究其次,网络通信中多种结构并存的问题。目前的远程监控系统结构大多比较复杂,分布距离远,而且还存在着不同局域网,不同平台,甚至在同一局域网中的操作平台以及编程语言也可能有不同的问题,这就要求集成网络中的不同平台,实现相互之间的通信,而这些问题采用传统方法是难以解决的。网络的快速发展和计算机的广泛应
21、用,影响和冲击着传统的管理模式。传统的单纯依靠人力的管理,显然不适合今天的现实情况。这是因为操作者坐在计算机旁边具体在做些什么,管理者不能做出准确地判断。现代的计算机监控系统就是针对这种具体情况为管理者如何管理好局域网内的计算机,提供了一个新的管理模式“。它完全通过编程实现对计算机使用情况进行监督,适合于局域网内的计算机管理,具有传统管理模式不可比拟的优势:(1)将管理者从需要查看显示器,来知道员工正在做什么的被动局面中解脱出来,只需要打开本地计算机上的监控端程序,就可以知道员工现在的工作状况和历史操作记录。(2)快速发展的计算机和互联网技术为这种方式提供了坚实的基础。随着计算机运行速度的提高
22、和网络传输速度的加快,使得监控端可以象观看自己的显示器一样浏览其他机器,能够保证画面的连续性。(3)对于应用计算机的企业、学校等各个部门而言,不仅降低了管理者的工作复杂程度,同时可以更好的发挥计算机和互联网的功能,真正体现其自身的价值。监控技术的发展始终与最新技术的发展息息相关,使用者不断对远程监控的简便性及实时性提出了更高的要求。因此必须要更好地、更及时地应用最新技术,这样才能使得远程监控不断地发展,不断地满足人们的需求。1 4 关键技术“局域网监控系统”所完成的功能属于远程监控,该系统由管理器子系统和A g e n t 子系统组成。管理员通过管理器完成对工作站上的每一个应用进行监视和控制。
23、在设计管理器程序时,主要采取的关键技术包括:管理器程序和A g e n t 的通信安全4四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究增加鉴别机制,对重要的通信数据如用户名和密码要加密处理。管理器程序自身的安全性增加对管理器操作的身份鉴别能力,防止第三方通过操作管理器从而对局域网工作站进行控制。管理器程序和用户交互的友好性增强管理器界面的友好性,考虑用户操作的便利性。管理器程序和A g e n t 的通信审计增加对管理器程序和A g e n t 之间通信的审计能力,为事后的监督和分析提供平台。管理器运行平台的兼容性管理器能够运行在W i n d o w s 2 0 0 0,W i n d
24、o w s X P 等主流操作系统上。管理器程序运行合理性管理器采用高内聚,低耦合的模块化设计,管理器的运行不占用大量的系统资源,不破坏系统环境。在设计A g e n t 时,主要采取的关键技术包括:A g e n t 启动后的权限问题要想对工作站上的每一个进程进行控制,A g e n t 必须具有最高的优先级别,工作站上的每一个应用都将经过管理器允许后才能运行,这将是本项目中最大的难点。A g e n t 启动后的自我保护能力A g e n t 启动后,不仅能自动隐藏进程,而且要防止工作站用户通过其它方式杀掉软件探针的进程。A g e n t 启动后对工作站性能的影响A g e n t 要尽
25、可能的小,其大小最好不能超过l O O K,要研究A g e n t 启动后不能占用工作站过多的资源,不能影响工作站的正常使用。A g e n t 的自启动能力研究并解决A g e n t 随工作站开机后的自启动。A g e n t 自身的健壮性研究A g e n t 启动后能抵抗杀毒软件和木马检测软件的检测,增强软件的健壮性。四川大学工程硕士学位论文局域网监控系统的实践与研究 A g e n t 和管理器子系统的通信安全研究A g e n t 对管理器连接请求的身份鉴别能力,防止A g e n t 启动后工作站被恶意的第三方利用。进程的监控与控制进程监视通过调用系统A P I 枚举出监控主机
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- 局域网 监控 系统 管理器 子系统 设计 实现
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