監(jiān)視、控制計(jì)算機(jī)的使用

基于Windows NT/2000 的應(yīng)用系統(tǒng)中，一些關(guān)鍵的人機(jī)交互工作站，常需要了解并記錄所有操作人員操作計(jì)算機(jī)的情況。如: 在工業(yè)控制領(lǐng)域，一些使用計(jì)算機(jī)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制的工作站，需要非常高的可靠性和安全性。在這些工作站上通常要求只能運(yùn)行系統(tǒng)所要求的應(yīng)用程序，不能運(yùn)行與系統(tǒng)無關(guān)的程序，同時要求對計(jì)算機(jī)操作人員的所有原始輸入進(jìn)行記錄，以便出現(xiàn)事故（如操作故障、程序異常退出）的時候，用來分析是人為原因，還是系統(tǒng)原因造成的。 基于以上需求，我們必須解決兩個問題，一個是如何記錄操作人員的輸入，另一個是如何控制操作人員的輸入。在DOS、Windows 3.1、Windows 95/98中都可以編寫響應(yīng)鍵盤和鼠標(biāo)輸入的中斷處理程序，截取來自鍵盤和鼠標(biāo)的輸入，記錄、分析后依情況分別處理。但是在Windows NT和 Windows 2000中，這樣的解決方法將不再行得通，這是因?yàn)閃indows NT/2000操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠性，不再允許應(yīng)用程序直接對系統(tǒng)設(shè)備的底層進(jìn)行操作。這樣，用戶的應(yīng)用程序?qū)⒉荒軌驅(qū)τ?jì)算機(jī)的端口地址進(jìn)行讀寫操作，所以在Windows NT/2000操作系統(tǒng)中對計(jì)算機(jī)端口的讀寫是無效的。另外一種方法能夠非常完美地解決這個問題，就是可以編寫操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序來解決，但是要編寫系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序，必須對Windows NT/2000的系統(tǒng)底層以及整個系統(tǒng)架構(gòu)有比較深入的了解。而且設(shè)備驅(qū)動程序的編寫、調(diào)試都比較困難，同時這方面的資料也比較少。所以本文沒有采取這種方法，而是采用微軟公布的標(biāo)準(zhǔn)Win32 函數(shù)和鉤子技術(shù)來解決這個問題，比較方便而且快捷。 在Windows NT/2000 操作系統(tǒng)中，稱各種輸入為事件（Event），所有的鍵盤、鼠標(biāo)輸入事件以及其他事件都是通過消息傳遞處理機(jī)制來得到響應(yīng)的�？刂�、監(jiān)視計(jì)算機(jī)實(shí)際上是控制、監(jiān)視事件消息流。Windows操作系統(tǒng)為這種應(yīng)用提供鉤子(Hook)技術(shù)。這種技術(shù)的要點(diǎn)就是在操作系統(tǒng)的消息傳遞處理機(jī)制上外掛一個我們定義的函數(shù)，可以使用這個函數(shù)來監(jiān)視、控制系統(tǒng)的事件消息流。本文采用的就是這種方法，這種方法要求將所有的程序代碼放入系統(tǒng)可以加載的動態(tài)鏈接庫中。下面我們以鍵盤輸入的監(jiān)視和控制為例詳細(xì)敘述這種方法。其總體思路如下： 首先，定義自己的鉤子函數(shù)。 其次，安裝自定義的鉤子函數(shù)，此后鉤子函數(shù)在后臺開始工作。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)擊鍵動作或者鼠標(biāo)動作，系統(tǒng)將馬上調(diào)用該自定義的鉤子函數(shù)，并將事件消息傳入，供程序分析判斷。它可以監(jiān)視所有的擊鍵和鼠標(biāo)動作，與DOS 時代的中斷調(diào)用有非常相似的地方。 最后，卸載自定義的鉤子函數(shù)。 鉤子函數(shù) 的定義 微軟的鉤子技術(shù)的原理就是應(yīng)用程序可以在系統(tǒng)的消息處理機(jī)制上外掛一個子程序，在消息尚未到達(dá)目的地之前，用該子程序來截獲此消息，以進(jìn)行監(jiān)視和控制。我們這里使用的是WH_KEYBOARD_LL類型的鉤子函數(shù)，這種類型的鉤子函數(shù)可以截獲所有的鍵盤事件，即敲擊鍵盤上的任何一個鍵，我們自定義的鉤子函數(shù)都可以知道。該類型鉤子函數(shù)要求安裝自定義的鉤子函數(shù)必須是以下原型： LRESULT CALLBACK LowLevelKeyboard- Proc( int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam ); 其中各參數(shù)的含義如下： int nCode: 用來決定鉤子函數(shù)如何處理事件消息的代碼，參數(shù)的取值為HC_ACTION時，參數(shù)wParam、lParam包含了所需的鍵盤消息事件信息。 WPARAM wParam: 鍵盤消息事件的類型ID。該參數(shù)有四種可能的消息類型取值：WM_KEY- DOWN,WM_KEYUP,WM_SYSKEYDOWN, WM_SYSKEYUP. LPARAM lParam: 指向一個類型為KBDLLHOOKSTRUCT的結(jié)構(gòu)指針。該結(jié)構(gòu)容納了底層鍵盤輸入事件的詳細(xì)信息，它的定義如下： typedef struct tagKBDLLHOOKSTRUCT { DWORD vkCode; //一個范圍從1到254的虛擬鍵碼 DWORD scanCode; // 鍵盤的硬件掃描碼 DWORD flags; // 一系列的標(biāo)志位 //0比特位指示該鍵是不是擴(kuò)展鍵(如: 功能鍵，或數(shù)字小鍵盤上的鍵)，1表示是，0表示否 //1～3比特位保留 //4比特位用來區(qū)分該事件是否來自Win32 函數(shù)keybd_event（）調(diào)用，1表示是，0表示否 //5比特位為狀態(tài)描述碼，如果ALT鍵按下，該位是1，否則是0。 //6比特位保留。 //7比特位是變換狀態(tài)位，鍵被按下為0，鍵被釋放為1。 DWORD time; // 該消息事件的時間標(biāo)記。 DWORD dwExtraInfo； // 該消息的其他擴(kuò)展信息。 }KBDLLHOOKSTRUCT, FAR *LPKBDLLHOOK STRUCT, *PKBDLLHOOKSTRUCT； 實(shí)際的鉤子函數(shù)的框架如下： LRESULT CALLBACK MyLowLevelKeyboard Proc(int nCode，WPARAM wParam，LPARAM lParam) { BOOL bSkipThisEvent = FALSE； HWND hwndForeground； HWND hwndFocus； DWORD dwCurrentThreadId； DWORD dwWindowThreadId； if (nCode == HC_ACTION) { PKBDLLHOOKSTRUCT p = (PKBDLLHOOKSTRUCT) lParam; //系統(tǒng)傳遞來的鍵盤輸入事件信息指針 switch (wParam) { case WM_SYSKEYUP: case WM_KEYUP: //if key up /*這段代碼用來獲得當(dāng)前擁有輸入焦點(diǎn)的窗口的窗口句柄，以便獲得該窗口的相關(guān)信息*/ /*獲得前端窗口（即用戶當(dāng)前正在工作的窗口）的句柄，創(chuàng)建該窗口的線程通常擁有比其他線程稍微高一些的優(yōu)先級。*/ hwndForegroud=::GetForegroundWindow(); dwCurrentThreadId=::GetCurrentThreadId(); //當(dāng)前線程的Id //獲得產(chǎn)生前端窗口hwndForeground的線程Id值，用來惟一表示一個線程 dwWindowThreadId=::GetWindowThread- ProcessId(hwndForegroud，NULL); /*下面這一行代碼非常重要，它的作用是使當(dāng)前線程（dwCurrentThreadId）的輸入處理機(jī)制依附到創(chuàng)建前端窗口的線程（dwWindowThreadId）的輸入機(jī)制上，否則你將得不到當(dāng)前擁有鍵盤輸入焦點(diǎn)的窗口句柄。這是因?yàn)樵赪indows NT/2000操作系統(tǒng)通常創(chuàng)建不同的線程來處理相互獨(dú)立的輸入過程，每一個輸入過程都擁有自己的輸入狀態(tài)（焦點(diǎn)、鍵盤狀態(tài)、隊(duì)列狀態(tài)等），通過AttachThreadInput調(diào)用，操作系統(tǒng)將允許調(diào)用線程獲得或者設(shè)置其他線程生成窗口的輸入狀態(tài)信息。只有執(zhí)行該系統(tǒng)調(diào)用，才能夠得到當(dāng)前擁有鍵盤輸入焦點(diǎn)的窗口的窗口句柄，否則GetFocus()系統(tǒng)調(diào)用將返回NULL。在這一點(diǎn)上Windows NT/2000與Windows 9X操作系統(tǒng)有很大不同，這也正是Windows NT/2000比Windows 95/98 操作系統(tǒng)可靠性、安全性更好的一個原因*/ AttachThreadInput(dwCurrentThreadId , dwWindowThreadId，TRUE); // //獲得擁有鍵盤輸入焦點(diǎn)的窗口的窗口句柄 hwndFocus =::GetFocus(); if(hwndFocus || hwndForeground) { char wnm[256]; wnm[0]=0； //變量定義后，使用之前一定要初始化。 //獲得該窗口的窗口標(biāo)題，就是在窗口標(biāo)題欄上顯示的內(nèi)容 :: GetWindowText(hwndForeground,wnm，255); char clsnm[266]; clsnm[0]=0； //獲得該窗口的類名字 :: GetClassName(hwndFocus，clsnm,255); //獲得該窗口的風(fēng)格 LONG style=::GetWindowLong(hwfocus，GWL_STYLE); /*如果你只對部分窗口感興趣的話，可以通過下面的形式進(jìn)行過濾, 從而只處理你所感興趣的某些窗口的輸入事件*/ if((stricmp(clsnm，“edit”)==0 ) || (0x0020 &style) || strstr(wnm，“MyTest Wnd”)） {//你可以在此記錄供以后分析使用的相關(guān)信息 LLKEY_OutputToLog(hwfore，hwfocus，wnm，clsnm，p); } } case WM_KEYDOWN: case WM_SYSKEYDOWN: if (p->vkCode == VK_LWIN)

/*該行代碼用來將鍵盤上的左Win系統(tǒng)鍵（就是帶有微軟旗幟圖案的那個鍵，注意是左邊的那個）屏蔽掉，如果在代碼執(zhí)行后，用戶敲擊鍵盤上的左Win系統(tǒng)鍵，將不會彈出Windows的開始菜單。你可以根據(jù)你的需要屏蔽任何你所要屏蔽的鍵，從而達(dá)到控制計(jì)算機(jī)使用的目的。*/ bSkipThisEvent = TRUE； break; }end of switch }//end of if if（bSkipThisEvent）//如果是需要屏蔽的鍵，一定要返回1給操作系統(tǒng)，切記。 return 1； else return CallNextHookEx(NULL，nCode，wParam，lParam); /*調(diào)用鉤子函數(shù)鏈，以便使其他應(yīng)用程序能夠正常工作*/ } 這里需要注意的是，如果nCode 小于零，鉤子函數(shù)必須返回CallNextHookEx函數(shù)調(diào)用的返回值。如果nCode>=0，建議仍然返回CallNextHookEx函數(shù)調(diào)用的返回值，否則其他安裝了WH_KEYBOARD_LL鉤子函數(shù)的應(yīng)用程序?qū)⑹詹坏较到y(tǒng)發(fā)送的鉤子通知，從而使其他應(yīng)用程序功能發(fā)生異常。不過我們也可以利用系統(tǒng)的這一個特點(diǎn)，來屏蔽一些功能鍵，禁止某些系統(tǒng)特性，實(shí)現(xiàn)控制計(jì)算機(jī)使用的想法。 安裝 鉤子函數(shù) 接下來的工作就是將我們定義好的鉤子函數(shù)安裝到系統(tǒng)中。用來安裝用戶自定義鉤子函數(shù)的Win32函數(shù)是SetWindowsHookEx，該函數(shù)的原型如下： HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook, //將要安裝的鉤子函數(shù)的鉤子類型 HOOKPROC lpfn, //我們自定義的鉤子函數(shù)的函數(shù)地址 HINSTANCE hMod, //應(yīng)用程序的實(shí)例句柄，即容納了鉤子函數(shù)的動態(tài)鏈接庫的句柄。如果鉤子函數(shù)所在地址空間在當(dāng)前進(jìn)程的地址空間，hMod 應(yīng)該為NULL. DWORD dwThreadId //鉤子起作用的線程Id，如果該值為零，則對系統(tǒng)中所有線程都起作用 ); 其中idHook指定了安裝的鉤子函數(shù)的類型，不同類型的鉤子函數(shù)可完成不同應(yīng)用功能，而且不同版本的Windows操作系統(tǒng)支持的鉤子函數(shù)的種類也不盡相同，在本文我們主要介紹的是Windows NT/2000操作系統(tǒng)中目前公開支持的最底層的兩種鉤子類型：WH_KEYBOARD_LL和WH_MOUSE_LL。這兩種類型的鉤子函數(shù)在Windows NT Services Pack 3及其以后的版本，包括Windows 2000 Professional中得到很好的支持。這兩種類型的鉤子函數(shù)可以分別監(jiān)視底層的鍵盤和鼠標(biāo)輸入事件，在系統(tǒng)將事件分發(fā)到相應(yīng)的接收目的地之前將它截獲，交給用戶自定義的鉤子函數(shù)來處理。下面以鍵盤鉤子為例詳細(xì)說明，鼠標(biāo)鉤子與此類似，不再贅談。 在這里，我們的安裝函數(shù)和我們定義的鉤子函數(shù)放在同一個動態(tài)鏈接庫中。其中g(shù)_hWin32NT_ DllHandle是我們定義的全局變量，類型是Handle，在系統(tǒng)調(diào)用動態(tài)鏈接庫的入口函數(shù)時，將hModule的值賦給g_hWin32NT_DllHandle。 //下面是動態(tài)鏈接庫的入口函數(shù) DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ) { g_hWin32NT_DllHandle = hModule; /*保存該值，以后在安裝自定義鉤子函數(shù)的時候要使用該值*/ return TRUE； } //下面的函數(shù)用來安裝我們自定義的鉤子函數(shù) HHOOK g_hhkLowLevelKybd ； //以后在卸載自定義鉤子函數(shù)時，要用到該值 void StartMyHook(void) { g_hhkLowLevelKybd = SetWindowsHook Ex(WH_KEYBOARD_LL, ::MyLowLevelKeyboardProc, (HINSTANCE)g_hWin32NT_DllHandle, 0); } /*g_hWin32NT_DllHandle是動態(tài)鏈接庫的句柄，我們定義的鉤子函數(shù)放在該動態(tài)鏈接庫中。該句柄是在操作系統(tǒng)加載動態(tài)鏈接庫時，由操作系統(tǒng)調(diào)用DllMain()傳入的*/ 如果安裝成功，系統(tǒng)調(diào)用將返回一個鉤子函數(shù)的句柄；如果失敗，將返回NULL。將來在卸載我們自定義的鉤子函數(shù)時要使用該句柄。所以必須將返回值保存到一個全局變量中。安裝成功后，該函數(shù)返回。從現(xiàn)在開始，鍵盤的任何擊鍵動作都將被我們定義的鉤子函數(shù)捕捉到，包括各種系統(tǒng)功能鍵。操作系統(tǒng)在后臺將自動異步地調(diào)用我們自定義的鉤子函數(shù)進(jìn)行處理，并且不會影響任何當(dāng)前正在進(jìn)行的各種工作，也不會對系統(tǒng)有任何不良影響。 卸載 鉤子函數(shù) 當(dāng)我們的應(yīng)用程序退出時，或者不再需要鉤子函數(shù)的處理時，必須卸載我們自定義的鉤子函數(shù)。 //下面的Win32函數(shù)用來卸載我們自定義的鉤子函數(shù) UnhookWindowsHookEx(g_hhkLowLevel Kybd); 至此，我們已經(jīng)比較完整地介紹了底層鍵盤鉤子技術(shù)的應(yīng)用方法，對于鼠標(biāo)輸入事件的控制與監(jiān)視的方法，與此完全類似，讀者可依照本文完成自己的功能。并且在你的應(yīng)用程序中，可以根據(jù)需要，多次安裝、卸載鉤子函數(shù)。 不過有一點(diǎn)讀者要注意，就是在程序調(diào)試時，一定不要同時將這兩種類型的鉤子函數(shù)都進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)橐坏┏绦蛱幚砩嫌绣e誤，操作系統(tǒng)將不能獲得任何操作消息，計(jì)算機(jī)只有重新啟動。讀者可以將本文介紹的方法應(yīng)用到許多場合，比如在運(yùn)行某些關(guān)鍵的任務(wù)時，為避免人機(jī)交互的干擾，可以鎖定鍵盤和鼠標(biāo)的輸入。待任務(wù)完成時，再恢復(fù)正常的鍵盤和鼠標(biāo)的輸入。另外，屏蔽某些不想讓用戶使用的功能鍵等等。