操作系统论文结论参考文献

【摘要 】 本文论述了网络通信监测的实现原理与实现过程，遵照国际标准化开放系统互联(OSI)七层体系结构，利用网络驱动接口规范WinDis32 技术，实现了在应用层对数据链路层的控制，完成了对网上流动数据帧的实时截获、解封与分析。

关键词】 网络分层 WinDis32技术 网络信息截获 数据帧 NDIS网络适配器

1.前言

随着计算机网络技术的发展，各类网络规模的扩大，远程访问的增加，虚拟专用网(VPN)的出现和Internet的普及，网络安全性已成为计算机网络领域一门重要的研究学科。

网络监控是保障网络安全性的基本措施之一。网络监控，用于监测网上流动信息，并对网络信息给予适当控制。网络监控，可用于调试网络应用程序，判断应用程序是否正确地发送或接收了数据包。网络监控，还可用于监视网络信息，杜绝不健康站点的不健康内容，维护网络环境。应用于安全防范，可监视我方信息内容、保障网络安全，截获情报、分析怀有敌意方的网站。在计算机网络上实施有效的攻击与保护，是网络监控技术在军事上的重要发展方向之一。

本文论述的网络通信实时监测的实现，是用于特殊目的数据通信程序设计的突破口，是网络监控技术的'基础部分，其实现基于网络体系结构与WinDis32技术。

2.网络体系结构

现代计算机网络设计是按高度的结构化方式进行的，国际标准化组织(ISO)为更广泛的计算机互联制定了标准化的开放系统互联(OSI)网络体系结构，如图1所示。

OSI参考模型用结构描述方法，即分层描述的方法，将整个网络的通信功能划分为七个部分(也叫七个层次)，每层各自完成一定的功能。由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。两台网络主机之间进行通信时，发送方将数据从应用层向下传递到物理层，每一层协议模块为下一层进行数据封装，数据流经网络，到达接收方，接着再由下而上通过协议栈传递，并与接收方应用程序进行通信。

在通用网络中，数据链路层由网络适配器实现，本文中网络通信监测的立足点在于数据链路层，基于电缆是固有的广播性介质，通过对网络适配器的控制，实时截获与分析经过网络适配器的所有网上流动信息。

技术

WinDis32全称为Win32 NDIS(Network Driver Interface Specification)网络驱动接口规范，用于开发Windows产品，可在Windows 9X和Windows NT上直接访问NDIS媒体访问控制(MAC)驱动接口。图2显示了Windows网络驱动组件与Win32 NDIS结构组件：

图网络驱动组件与Win32 NDIS结构组件

WinDis32网络组件由四部分组成：NDIS适配器、PCANDIS5 NDIS协议驱动、W32N50 WinDis32 API DLL、WinDis32应用程序。WinDis32应用程序调用动态链接库提供的API应用程序接口，通过NDIS协议驱动模块，实现对NDIS适配器进行的存取操作。网络驱动接口规范NDIS的主要特征是所有适配器相关驱动均由NDIS接口打包，例如，最底层NDIS NIC驱动不能对网卡直接执行I/O，它通过NDIS打包服务来访问硬件;高层Windows NDIS网络组件使用NDIS打包界面与适配器相关驱动通信。只有NDIS协议驱动可以调用NDIS打包，访问NDIS适配器。

WinDis32应用程序接口函数包括：W32N_OpenAdapter()，打开一个已被命名NDIS适配驱动器，若操作成功，则生成一个面向适配器对象WinDis32适配器句柄，这一句柄被随后多个在该适配器上操作的W32N_XXX函数所用; W32N_CloseAdapter()，关闭已打开的适配器句柄;W32N_PacketRead()，数据帧读操作;W32N_PacketReadEx()，数据帧异步读操作;W32N_PacketSend()，发送数据帧操作;W32N_PacketSendEx()、W32N_MakeNdisRequest()等等。

WinDis32技术使得从Win32应用层进行NDIS请求如同在一个内核模式的驱动器内部进行请求一样简单，并支持多个网络适配器同时打开，完成各自的信息发送与接收。

4.网络信息监测的实现

网络信息监测程序分为信息截获与信息分析两大部分，其中信息截获程序流程如图3所示，采用多进程与多线程技术，完成数据的实时截获。

其中网络适配器列表通过读取系统注册表生成;网络适配器详细信息包括适配器型号、网络适配器物理地址、传输最大帧、传输速率以及机内标识符，通过函数W32N_MakeNdisRequest()获得。

协议过滤部分是包括PCAUSA端口的PCANDIS5协议驱动，BPF过滤器是由UNIX环境到Windows的模拟机制，为Win32应用程序提供了一种普通而又便利的机制，可过滤指定协议，由协议驱动执行，拒绝不想要的数据帧。支持协议包括：传输控制协议TCP、互连网协议IP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP、互连网控制报文协议ICMP、互连网组管理协议IGMP、Novell SPX/IPX协议IPX、用户数据报协议UDP、NetBEUI协议、AppleTalk协议。

信息分析部分利用已获知的媒体访问控制协议，提取出数据帧中的有效域值，如源主机物理地址、目的主机物理地址、帧长度等。并同时为每一被截获的数据包打上时标，注上序列号，为下一步数据重组提供可靠依据。

接收数据帧显示与信息统计结果范例如下：

包序列号：0000000032 时间：0005860470 msec 长度：54/54

Ethernet 目的： 源： 类型：0x0800

000000: 00 40 05 39 A2 B0 00 00 : B4 86 74 FA 08 00 45 00 .@.9......t...E.

000010: 00 28 26 03 40 00 20 06 : A3 25 64 64 64 7A 64 64 .(&.@. ..%dddzdd

000020: 64 65 04 06 00 8B 00 40 : BF 14 00 6C 24 B9 50 10 de.....@...l$.P.

000030: 22 38 12 EA 00 00 : "8..............

包序列号：0000000033 时间：0005860764 msec 长度：109/109

Ethernet 目的： 源： 类型：0x0800

000000: 00 40 05 39 A2 B0 00 00 : B4 86 74 FA 08 00 45 00 .@.9......t...E.

000010: 00 5F 27 03 40 00 20 06 : A1 EE 64 64 64 7A 64 64 ._'.@. ...dddzdd

000020: 64 65 04 06 00 8B 00 40 : BF 14 00 6C 24 B9 50 18 de.....@...l$.P.

000030: 22 38 DE C6 00 00 00 00 : 00 33 FF 53 4D 42 1A 00 "8.........

000040: 00 00 00 00 00 80 00 00 : 00 00 00 00 00 00 00 00 ................

000050: 00 00 03 08 25 2D 03 08 : 01 4C 08 01 08 00 80 10 ....%-...L......

000060: 00 00 10 00 00 00 00 00 : 00 00 00 00 00 ................

包序列号：0000000034 时间：0005860766 msec 长度：1514/1514

Ethernet 目的： 源： 类型0x0800

000000: 00 00 B4 86 74 FA 00 40 : 05 39 A2 B0 08 00 45 00 ....t..@.9....E.

000010: 05 DC 64 0B 40 00 80 06 : FF 68 64 64 64 65 64 64 ..d.@....hdddedd

000020: 64 7A 00 8B 04 06 00 6C : 24 B9 00 40 BF 4B 50 10 dz.....l$..@.KP.

000030: 20 B7 86 DA 00 00 00 00 : 10 00 7E 8B 77 DA D2 D0 .........~.w...

000040: D7 27 59 9A 8F 18 D3 77 : 15 D5 6C 86 0F 2C 62 3E...

停止数据帧接收应用统计：

已接收数据帧数目 ：34

已发送数据帧数目 ： 0

5.进一步研究与发展

本文所研究的网络信息监测属于计算机网络系统安全对策研究的一部分，属于网络信息监测的基础性研究。以此研究成果为基础，可进行进一步的软件开发，从而实现网络通信状况实时监测、情报获取、网上各站点地址分析、站点类型分析，为计算机网络的安全维护提供监测手段，因此，具有特别的意义。

参考文献：

32 文档

2.刘锦德等计算机网络大全电子工业出版社

Jamsa等INTERNET编程电子工业出版社

C++技术内幕清华大学出版社

5.廖湖声面向对象的Windows程序设计基础人民邮电出版社

6.张国峰C++语言及其程序设计教程电子工业出版社

7.汤子瀛等计算机操作系统西安电子科技大学出版社

8.刘彦明等实用网络编程技术西安电子科技大学出版社

9.何莉等计算机网络概论高等教育出版社

10.杜毅Unix系统组网技术电子工业出版社

操作系统（Operating System，简称OS）传统上是负责对计算机硬件直接控制及管理的系统软件。操作系统的功能一般包括处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理等。当多个程序同时运行时，操作系统负责规划以优化每个程序的处理时间。 一个操作系统可以在概念上分割成两部分：内核(Kernel)以及壳(shell)。一个壳程序包裹了与硬件直接交流的内核：硬件<->内核<->壳<->应用程序 在有些操作系统上内核与壳完全分开（例如Unix、Linux等），这样用户就可以在一个内核上使用不同的壳；而另一些的内核与壳关系紧密（例如Microsoft Windows），内核及壳只是操作层次上不同而已。 Windows 98是一个发行于1998年6月25日的混合16位/32位的图形操作系统。这个新的系统是基于Windows 95上编写的，它改良了硬件标准的支持，例如USB、MMX和AGP。其它特性包括对FAT32文件系统的支持、多显示器、Web TV的支持和整合到Windows图形用户界面的Internet Explorer，称为活动桌面（Active Desktop）。Windows 98 SE（第二版）发行于1999年6月10日。它包括了一系列的改进，例如Internet Explorer 5、Windows Netmeeting 3、Internet Connection Sharing和对DVD-ROM的支持。Windows 98被人批评为没有足够的革新。即使这样，它仍然是一个成功的产品。第二版被批评为不能在第一版的基础上自由升级。 Windows 98的最低系统需求：486DX/66MHz或更高的处理器，16MB的内存，更多的内存将改善性能；如果使用FAT16文件系统, 典型安装需250兆；因系统设置和选项不同, 所需空间范围在225兆到310兆之间；如果使用FAT32文件系统, 典型安装需245兆；因系统设置和选项不同, 所需空间范围在200兆到270兆之间；CD－ROM或DVD－ROM驱动器和VGA或更高分辨率的显示器，微软鼠标或兼容的指向设备。 Windows ME是一个32位图形操作系统，由微软公司发行于2000年9月14日。这个系统是在Windows 95和Windows 98的基础上开发的。它包括相关的小的改善，例如Internet Explorer 。其中最主要的改善是用于与流行的媒体播放软件RealPlayer竞争的Windows Media Player 7。但是Internet Explorer 和Windows Media Player 7都可以在网上免费下载。Movie Maker是这个系统中的一个新的组件。这个程序提供了基本的对视频的编辑和设计功能，对家庭用户来说是简单易学的。但是，最重要的修改是系统去除了DOS，而由系统恢复代替了。 在概念上，这是一个大的改进：拥护不再需要有神秘的DOS行命令的知识就可以维护和修复系统。实际上，去除了DOS功能对维护来说是一个障碍，而系统恢复功能也带来一些麻烦：性能显著的降低；它也被证明并不能有效的胜任一些通常的错误。由于系统每次都自动创建一个先前系统状态的备份，使得非专业人员很难实行一些急需的修改，甚至是删除一个不想要的程序或病毒。有观点认为这个系统只是Windows 98的升级版本，不应该独自成为一个版本。也有观点认为这是微软自版以后最差的第一个没有发行第二版的Windows。 Microsoft Windows 2000（起初称为WinNT ）是一个由微软公司发行于2000年12月19日的32位图形商业性质的操作系统。Windows 2000有四个版本：Professional、Server、Advanced Server和Datacenter Server。另外，微软提供了Windows 2000 Advanced Server限定版，用于运行于英特尔Itanium 64位处理器上。所有版本的Windows 2000都有共同的一些新特征：NTFS5，新的NTFS文件系统；EFS，允许对磁盘上的所有文件进行加密；WDM，增强对硬件的支持。 Microsoft Windows 2000的最低系统要求：133 MHZ或更高主频的Pentium级兼容CPU，推荐最小内存为64MB，更多的内存通常可以改善系统响应性能[最多支持4GB内存]，至少有1GB可用磁盘空间的2GB硬盘（如果通过网络进行安装，可能需要更多的可用磁盘空间），Windows 2000 Professional支持单CPU和双CPU系统。 Windows XP，或视窗XP是微软公司最新发布的一款视窗操作系统。它发行于2001年10月25日，原来的名称是Whistler。微软最初发行了两个版本，家庭版（Home）和专业版（Professional）。家庭版的消费对象是家庭用户，专业版则在家庭版的基础上添加了新的为面向商业的设计的网络认证、双处理器等特性。字母XP表示英文单词的“体验”（experience）。 在XP之前，微软有两个相互独立的操作系统系列，一个是以Windows 98和Windows ME为代表的面向桌面电脑的系列，另一个是以Windows 2000和Windows NT为代表的面向服务器市场的系列。Windows XP是微软把所有用户要求合成一个操作系统的尝试，而为此付出的代价是丧失了对基于DOS程序的支持。 Windows XP是基于Windows 2000代码的产品，同时拥有一个新的用户图形界面（叫做月神Luna），它包括了一些细微的修改，其中一些看起来是从Linux的桌面环境（desktop environmen）诸如KDE中获得的灵感。带有用户图形的登陆界面就是一个例子。此外，Windows XP还引入了一个“基于人物”的用户界面，使得工具条可以访问任务的具体细节。然而，批评家认为这个基于任务的设计指示增加了视觉上的混乱，因为它除了提供比其它操作系统更简单的工具栏以外并没有添加新的特性。而额外进程的耗费又是可见的。 它包括了简化了的Windows 2000的用户安全特性，并整合了防火墙，以用来确保长期以来以着困扰微软的安全问题。 由于微软把很多以前是由第三方提供的软件整合到操作系统中，XP受到了猛烈的批评。这些软件包括防火墙、媒体播放器（Windows Media Player），即时通讯软件（Windows Messenger），以及它与Microsoft Pasport网络服务的紧密结合，这都被很多计算机专家认为是安全风险以及对个人隐私的潜在威胁。这些特性的增加被认为是微软继续其传统的反竞争行为的持续。 另外受到强烈批评的是它的产品激活技术。这使得主机的部件受到监听，并在软件可以永久使用前（每30天一个激活周期）在微软的记录上添加一个唯一的参考序列号（reference number）。在其它计算机上安装系统，或只是简单的更换一个硬件，例如网卡，都将产生一个新的与之前不同的参考序列号，造成用户必须重新输入安装序列号来激活Windows XP的麻烦。 Windows XP的最低系统要求：推荐计算机使用时钟频率为 300 MHz 或更高的处理器；至少需要 233 MHz （单个或双处理器系统）；推荐使用Intel Pentium/Celeron 系列、AMD K6/Athlon/Duron 系列或兼容的处理器，推荐使用 128 MB RAM 或更高（最低支持64M，可能会影响性能和某些功能）， GB可用硬盘空间，Super VGA (800x600) 或分辨率更高的视频适配器和监视器，CD-ROM或DVD驱动器，键盘和Microsoft 鼠标或兼容的指针设备。

回答：pzhghs 学长 2月27日 01:42 把系统安装盘放进光驱，然后在打开“开始→运行”，输入 setupapi,InstallHinfSection DefaultInstall 132 %windir%\Inf\，让系统重装一下IE。 使用Windows操作系统的人有时会遇到这样的错误信息：“0X????指令引用的0x00000000内存，该内存不能为read或written”，然后应用程序被关闭。如果去请教一些“高手”，得到的回答往往是“Windows就是这样不稳定”之类的义愤和不屑。其实，这个错误并不一定是Windows不稳定造成的。本文就来简单分析这种错误的常见原因。 一、应用程序没有检查内存分配失败 程序需要一块内存用以保存数据时，就需要调用操作系统提供的“功能函数”来申请，如果内存分配成功，函数就会将所新开辟的内存区地址返回给应用程序，应用程序就可以通过这个地址使用这块内存。这就是“动态内存分配”，内存地址也就是编程中的“指针”。 内存不是永远都招之即来、用之不尽的，有时候内存分配也会失败。当分配失败时系统函数会返回一个0值，这时返回值“0”已不表示新启用的指针，而是系统向应用程序发出的一个通知，告知出现了错误。作为应用程序，在每一次申请内存 后都应该检查返回值是否为0，如果是，则意味着出现了故障，应该采取一些措施挽救，这就增强了程序的“健壮性”。 若应用程序没有检查这个错误，它就会按照“思维惯性”认为这个值是给它分配的可用指针，继续在之后的运行中使用这块内存。真正的0地址内存区保存的是计算机系统中最重要的“中断描述符表”，绝对不允许应用程序使用。在没有保护机制的操作系统下（如DOS），写数据到这个地址会导致立即死机，而在健壮的操作系统中，如Windows等，这个操作会马上被系统的保护机制捕获，其结果就是由操作系统强行关闭出错的应用程序，以防止其错误扩大。这时候，就会出现上述的“写内存”错误 ，并指出被引用的内存地址为“0x00000000”。 内存分配失败故障的原因很多，内存不够、系统函数的版本不匹配等都可能有影响。因此，这种分配失败多见于操作系统使用很长时间后，安装了多种应用程序（包括无意中“安装”的病毒程序），更改了大量的系统参数和系统文件之后。 二、应用程序由于自身BUG引用了不正常的内存指针 在使用动态分配的应用程序中，有时会有这样的情况出现：程序试图读写一块“应该可用”的内存，但不知为什么，这个预料中可用的指针已经失效了。有可能是“忘记了”向操作系统要求分配，也可能是程序自己在某个时候已经注销了这块内存而“没有留意”等等。注销了的内存被系统回收，其访问权已经不属于该应用程序，因此读写操作也同样会触发系统的保护机制，企图“违法”的程序唯一的下场就是被操作终止运行，回收全部资源。计算机世界的法律还是要比人类有效和严厉得多啊！ 像这样的情况都属于程序自身的BUG，你往往可在特定的操作顺序下重现错误。无效指针不一定总是0，因此错误提示中的 内存地址也不一定为“0x00000000”，而是其他随机数字。 如果系统经常有所提到的错误提示，下面的建议可能会有帮助： 1.查看系统中是否有木马或病毒。这类程序为了控制系统往往不负责任地修改系统，从而导致操作系统异常。平常应加强信息安全意识，对来源不明的可执行程序绝不好奇。 2.更新操作系统，让操作系统的安装程序重新拷贝正确版本的系统文件、修正系统参数。有时候操作系统本身也会有BUG，要注意安装官方发行的升级程序。 3.试用新版本的应用程序。

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