摘要

　　Android 系統憑借其良好的開(kāi)放性適應性和易用性已經(jīng)成為了目前應用最為廣泛的移動(dòng)設備操作系統。隨著(zhù) Android 系統的流行，南方航空公司客戶(hù)服務(wù)中心也開(kāi)始使用Android 設備進(jìn)行移動(dòng)辦公。

　　使用 Android 設備進(jìn)行移動(dòng)辦公在給工作帶來(lái)便利的同時(shí)，也對公司的信息安全和員工管理提出了新的挑戰。目前在 windows 平臺的辦公電腦上已經(jīng)出現了很多成熟的網(wǎng)絡(luò )監控軟件，而 Android 平臺上還沒(méi)有成熟的同類(lèi)軟件。如何防止員工使用辦公用的Android 設備泄露公司機密，或者在上班時(shí)間使用辦公用的 Android 設備進(jìn)行娛樂(lè )成為了一個(gè)較為迫切的問(wèn)題。

　　為了解決上述問(wèn)題，本項目研究了基于 libpcap 的安卓數據包捕獲技術(shù)，基于netfilter/iptables 的 Android 平臺數據包過(guò)濾技術(shù)，Android 平臺任務(wù)棧監控技術(shù)。基于這些技術(shù)，實(shí)現了數據包監聽(tīng)和解析功能，應用聯(lián)網(wǎng)權限控制功能，應用鎖功能和后臺截屏上傳功能。

　　管理人員可以在本系統的服務(wù)器端查看員工 Android 設備的屏幕截圖，實(shí)時(shí)分析和記錄員工 Android 設備中發(fā)送和接收的數據包。同時(shí)，管理人員也可以通過(guò)服務(wù)器端設置來(lái)限制員工對辦公 Android 設備的使用，包括改變應用的聯(lián)網(wǎng)權限和給應用加鎖。

　　對員工辦公 Android 設備的聯(lián)網(wǎng)權限控制可以防止公司機密資料被上傳，數據包的捕獲和記錄可以在發(fā)生泄密時(shí)追查責任人，應用鎖可以防止員工使用工作 Android 設備進(jìn)行娛樂(lè )，實(shí)時(shí)截屏可以監督員工的工作情況。經(jīng)過(guò)測試，軟件較好地完成了設計目標，方便了公司管理。

　　關(guān)鍵詞：Android 數據包過(guò)濾；Android 任務(wù)棧監控；網(wǎng)絡(luò )監控；libpcap

Abstract

　　Android has become most wildly used mobile operating system due to its openness, high adaptability and good user experience. With the popularity of the Android system, China Southern Airlines customer service centers have begun to use Android mobile device in office.

　　Using Android devices for the Mobile Office brings us not only convenience in working, but also challenges in company’s information security and employee management. There have been a lot of sophisticated network monitoring software on the windows platform, but the Android platform has no mature similar software. How to prevent employees from using Android devices office leaking company secrets, or using Android device for entertainment during working hours has become a more pressing issue.

　　To solve the above problems, the present research project studies the packet capture technology based on the libpcap, packet filtering technology based on netfilter / iptables, task stack monitoring technology in Android. Based on these technologies, we achieved packet sniffing and analytic functions, applications network access control function, application lock function and background uploading screenshots function.

　　In this system, managers can view screenshots, analysis and record send and received data packets in employee’s Android device on the server side real-time. At the same time, managers can also restrict employee use of office Android device via the server settings, including applications networking authority changing and application lock.

　　Applications networking authority controlling can prevent the company confidential information being uploaded, capturing and recording data packets can trace the person responsible in leaking confidential information, the application lock can prevent employees from using work Android devices entertainment, real-time screen shots can supervise employees working condition. After testing, software design goals well done to facilitate the company's management.

　　Key Words：Android packet filtering; Android Task stack monitoring;Network Monitoring;libpcap

　　智能手機在近幾年出現了爆發(fā)式的增長(cháng)，在人們的日常生活中得到了廣泛的應用。據統計，截止 2013 年底，我國的移動(dòng)網(wǎng)民數量已達 6.552 億。而早在 2012 年 6 月底手機就取代了臺式電腦成為了最大的網(wǎng)絡(luò )終端。如果說(shuō)蘋(píng)果公司的 iPhone 在 2007 的橫空出世和后來(lái)的流行向人們普及了智能手機的概念，安卓系統則將移動(dòng)智能設備帶入了普通人的手中。特別是在手機領(lǐng)域里，Android 系統借鑒了包括諾基亞、黑莓、蘋(píng)果等一些優(yōu)秀智能手機操作系統的先進(jìn)經(jīng)驗，但又與他們不同，將系統進(jìn)行開(kāi)源，使智能設備市場(chǎng)得到了極大的豐富，以 Linux 操作系統內核與 Dalvilk 虛擬機為平臺，憑借 google公司強大的設計和開(kāi)發(fā)能力，使得 Android 系統逐漸被越來(lái)越多的人所接受和認可[1]。

　　據最新統計，我國使用智能手機的用戶(hù)中，70.1%使用的是 Google 公司的 Android系統，26.1%使用的是蘋(píng)果公司的 IOS 系統；而其后的微軟公司的 Windows Phone 和諾基亞公司的 Symbian 則分別只占 0.4%和 0.3%[2]。最新的報告顯示，Android 占全球智能手機的份額仍在上升。到 2015 年的第四季度，Android 平臺手機的全球市場(chǎng)份額已經(jīng)達到 78.1%。可以說(shuō)，Android 是目前應用最廣泛的智能手機操作系統[3]。

　　隨著(zhù) Android 平臺的移動(dòng)智能設備普及，人們開(kāi)始越來(lái)越多的使用 Android 設備進(jìn)行移動(dòng)辦公。然而，移動(dòng)辦公設備的普及，不僅帶來(lái)了方便，也造成了很多令人頭痛的問(wèn)題，如黑客入侵，感染各種病毒和木馬，內部人員不受限制地使用網(wǎng)絡(luò )造成有意無(wú)意的泄露公司機密資料等，往往給公司造成巨大損失[4,5]。

　　企業(yè)不僅希望員工在用 Android 設備進(jìn)行移動(dòng)辦公時(shí)免受病毒侵入，更希望規范和記錄員工的網(wǎng)絡(luò )使用行為，防止公司機密被有意無(wú)意地外泄，這又不同于傳統的安全軟件所提供的功能。而在眾多辦公設備中，Windows 平臺上已經(jīng)有了很多成熟的網(wǎng)絡(luò )監控軟件來(lái)解決這些問(wèn)題，Linux和UNIX因為完備的安全機制也較為安全，而新生的Android平臺因其開(kāi)放性成為了其中最薄弱的一環(huán)。

　　堅固的堡壘最容易從內部攻破。在實(shí)際情況中，大多數造成威脅的網(wǎng)絡(luò )入侵和破壞行為正是來(lái)自于網(wǎng)絡(luò )的內部，而大部分企業(yè)承認有內部員工濫用企業(yè)網(wǎng)絡(luò )的情況存在[6]。濫用網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)非常普遍的現象，尤其是在中小企業(yè)中，約有 80%的攻擊自?xún)炔堪l(fā)起。

　　由于內部人員更加了解公司的內部網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)具又有一定的權限，因此進(jìn)行期入侵和破壞來(lái)往往更加容易。常用的防火墻，加密應用，入侵檢測軟件系統（IDS）[7]等對防止系統外部被入侵有一定作用，但應對從內部發(fā)起的攻擊和主動(dòng)的資料泄露等往往是力不從心[8-13]，這時(shí)就需要使用專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )監控軟件。

　　針對各類(lèi)安全問(wèn)題，Android 平臺下也誕生了一些安全軟件，主要有：流量監控類(lèi)軟件、垃圾短信電話(huà)攔截類(lèi)軟件、病毒查殺類(lèi)軟件等。前兩類(lèi)軟件針對性過(guò)強，難以全面檢測和解決企業(yè)的安全隱患。而病毒查殺類(lèi)軟件雖然對于惡意軟件打擊面大，但是主要面向普通用戶(hù)提供安全服務(wù)，并不適合用于企業(yè)保護機密數據，防止員工不當使用設備等特殊需求，從而使得剛剛崛起的 Android 平臺成為了企業(yè)信息安全保護和管理員工使用行為的弱點(diǎn)甚至盲點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上還沒(méi)有較為成熟的，面向 Android 平臺的網(wǎng)絡(luò )監控軟件。某些企業(yè)因此禁止員工使用自己的手機和平板等移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)公司網(wǎng)絡(luò )，禁止員工移動(dòng)辦公，但這本身是逆時(shí)代潮流而行，使得移動(dòng)辦公對提高企業(yè)的辦公效率的優(yōu)勢完全無(wú)法發(fā)揮。

　　與此相對的是在 Windows 平臺上有很多非常成熟的網(wǎng)絡(luò )監控軟件用于幫助企業(yè)保護信息安全，提高辦公效率。這些軟件普遍具有監控上網(wǎng)行為，記錄聯(lián)網(wǎng)信息，機密數據加密保護，監控發(fā)送數據和聊天信息，保存收發(fā)電子郵件副本等強大的功能，在下文中將會(huì )對一些典型的 Windows 平臺網(wǎng)絡(luò )監控軟件的功能加以介紹。

　　不難發(fā)現，各類(lèi)安全隱患往往都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳遞數據（無(wú)論是垃圾信息下載還是公司機密或者用戶(hù)隱私上傳）。而利用網(wǎng)絡(luò )嗅探能夠較全面地偵查安全隱患，并得到詳細的數據信息，對于查找和解決在新生的 Android 平臺上的企業(yè)信息安全問(wèn)題是非常有幫助的。對于網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)人員，嗅探記錄是一個(gè)強有力的工具，可以用來(lái)監測網(wǎng)絡(luò )情況，發(fā)現安全隱患，追查責任。同時(shí)，只要禁止可疑應用聯(lián)網(wǎng)，就杜絕了公司資料上傳網(wǎng)絡(luò )而外泄的可能，即使發(fā)生員工主動(dòng)外泄公司機密的問(wèn)題，也可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)記錄找到責任人。因此，本軟件在設計過(guò)程中將網(wǎng)絡(luò )作為重要的切入點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )監控實(shí)現保護企業(yè)的信息安全和管理員工的使用行為。Windows 平臺下的網(wǎng)絡(luò )監控軟件以網(wǎng)貓和網(wǎng)盾兩款軟件為代表。底層的技術(shù)細節有所不同，但實(shí)現的主要監控功能都大同小異。

　　LaneCat 網(wǎng)貓是一款為企業(yè)為設計的互聯(lián)網(wǎng)監控軟件，它能夠監控局域網(wǎng)內所有計算機的網(wǎng)絡(luò )活動(dòng)，并對此進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。此外，它還能保存通過(guò)網(wǎng)頁(yè)，郵件，FTP 等方式上傳或下載的所有內容，并監視局域網(wǎng)內用戶(hù)的聊天工具，記錄聊天行為，它還能限制局域網(wǎng)內的用戶(hù)使用特定的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議或者阻斷局域網(wǎng)內的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)特定的網(wǎng)絡(luò )資源[12,13]。

　　網(wǎng)盾 netsos：通過(guò)部署網(wǎng)盾 netsos，企業(yè)可以直觀(guān)了解員工在工作中如何使用計算機、數據和互聯(lián)網(wǎng)，并提供詳細的報告幫助制定合理的企業(yè)網(wǎng)絡(luò )使用策略，他還能預防關(guān)鍵數據泄漏，并引導員工合理使用計算機和互聯(lián)網(wǎng)，提升企業(yè)的計算機使用效率。在國內市場(chǎng)上當前做的最成熟的并且用戶(hù)使用率比最高的手機安全軟件當屬360手機衛士和 LBE 安全大師。

　　360 手機衛士軟件在 2009 年 11 月 9 日由奇虎 360 公司首次研發(fā)成功，經(jīng)過(guò)長(cháng)期的功能迭代，已經(jīng)具有了手機加速，掃描，體檢，殺毒，攔截垃圾信息，手機防盜，垃圾清理等主要功能，是目前國內 Android 和 iOS 平臺裝機量最多的手機安全軟件。

　　LBE 安全大師是安卓平臺上一款安全軟件。它的只要特色是主動(dòng)式防御的功能。主動(dòng)式防御即通過(guò)安卓平臺的 API 攔截相關(guān)技術(shù)，實(shí)時(shí)監控與攔截系統中的敏感操作，動(dòng)態(tài)攔截來(lái)自已知和未知的各種威脅，避免各類(lèi)吸費軟件，廣告軟件乃至木馬病毒竊取您手機內的隱私信息以及可能產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。LBE 安全大師更提供了強大的設置功能與完善的提示機制，您能夠為系統中每一個(gè)應用的每一個(gè)敏感操作指定權限，包括允許、拒絕和提示。通過(guò)此項功能，您可以關(guān)閉某些應用申請的額外權限，阻止應用內嵌廣告代碼的執行而保留應用功能不受影響。

　　盡管上述安全軟件實(shí)現了為用戶(hù)提供了很好的安全防護功能，但應用于企業(yè)的監控管理，它們也會(huì )力不從心。首先：它們是為普通用戶(hù)設計的安全軟件，所以并沒(méi)有提供企業(yè)所需要的監控并記錄用戶(hù)行為功能；其次，上述軟件并沒(méi)有提供管理用戶(hù)使用行為的功能，企業(yè)也無(wú)法根據自身需求設置，因此難以滿(mǎn)足企業(yè)的個(gè)性化需求。

南方航空公司客服網(wǎng)絡(luò )監控系統設計：

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目 錄

　　摘 要
　　Abstract
　　1 緒論
　　　　1.1 論文背景
　　　　1.2 項目意義
　　　　1.3 同類(lèi)軟件現狀
　　　　　　1.3.1 Windows 平臺的網(wǎng)絡(luò )監控軟件現狀
　　　　　　1.3.2 安卓平臺網(wǎng)絡(luò )監控軟件現狀
　　　　1.4 本文工作
　　　　1.5 章節安排
　　2 需求分析與總體設計
　　　　2.1 需求分析
　　　　　　2.1.1 功能需求
　　　　　　2.1.2 性能需求
　　　　　　2.1.3 可靠性需求
　　　　2.2 可行性分析
　　　　　　2.2.1 技術(shù)可行性
　　　　　　2.2.2 經(jīng)濟可行性
　　　　　　2.2.3 操作可行性
　　　　2.3 總體設計
　　　　　　2.3.1 軟件架構
　　　　　　2.3.2 客戶(hù)端模塊劃分
　　　　2.4 本章小結
　　3 關(guān)鍵技術(shù)研究
　　　　3.1 基于 libpcap 的安卓數據包捕獲技術(shù)
　　　　　　3.1.1 libpcap 介紹
　　　　　　3.1.2 libpcap 庫移植
　　　　　　3.1.3 數據包捕獲器的設計
　　　　　　3.1.4 pcap 過(guò)濾表達式
　　　　3.2 安卓平臺網(wǎng)絡(luò )數據包過(guò)濾技術(shù)
　　　　　　3.2.1 netfilter/iptables 數據包過(guò)濾系統
　　　　　　3.2.2 iptables 命令鏈
　　　　3.3 Android 任務(wù)棧監聽(tīng)
　　　　　　3.3.1 Activity Mnanager 任務(wù)棧監聽(tīng)
　　　　　　3.3.2 Android 5.0 級以上版本的處理方式
　　3.4 本章小結
　　　　4 詳細設計與實(shí)現
　　　　4.1 數據包解析實(shí)現
　　　　　　4.1.1 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議
　　　　　　4.1.2 解析方式
　　　　　　4.1.3 分組實(shí)現
　　　　　　4.1.4 監控與監控記錄
　　　　4.2 聯(lián)網(wǎng)權限控制實(shí)現
　　　　　　4.2.1 獲取本機應用列表
　　　　　　4.2.2 生成 iptables 命令
　　　　　　4.2.3 執行 iptables 命令
　　　　4.3 應用鎖的實(shí)現
　　　　　　4.3.1 應用鎖實(shí)現原理
　　　　　　4.3.2 應用鎖設置界面
　　　　　　4.3.3 密碼輸入界面
　　　　　　4.3.4 開(kāi)機自啟動(dòng)功能
　　　　4.4 后臺截屏的實(shí)現
　　　　4.5 本章小結
　　5 軟件測試
　　　　5.1 測試環(huán)境
　　　　5.2 界面適配測試
　　　　5.3 軟件功能測試
　　　　5.4 本章小結
　　結 論
　　參 考 文 獻
　　致 謝

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