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(duì)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(shí)要求對(duì)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(shí)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(gè)問題，一個(gè)是如何記錄操作人員的輸入，另一個(gè)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(duì)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(duì)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(gè)問題，就是可以編寫操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來解決，但是要編寫系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，必須對(duì)Windows NT/2000的系統(tǒng)底層以及整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)有比較深入的了解。而且設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫、調(diào)試都比較困難，同時(shí)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(gè)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。控制、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(gè)我們定義的函數(shù)，可以使用這個(gè)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(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)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(tái)開始工作。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)擊鍵動(dòng)作或者鼠標(biāo)動(dòng)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(dòng)作，與DOS 時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)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(shí)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(jí)。

*/ 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(gè)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(gè)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。