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从某种程度上讲，人类社会的发展史是一部科技进步史。从农业文 明到工业文明乃至现代文明的历史轨迹，可以清楚地看到，科技进步是 推动经济社会发展的主导力量，实现可持续发展的关键是科学技术。

【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

山东期刊采编中心（百度搜索下？）提醒您：写作论文，请勿抄袭。以下论文来自互联网，为已刊登发表的论文。——————————————————————————————现代科学技术概论课程教学的创新与实践作者：姚春梅摘要：科学技术特别是高新技术已经成为经济和社会发展的主导力量，如何将“高、新、尖”科技知识引入课堂教学，从而将专业教育与综合能力发展结合、专业基础理论与应用技术创新衔接是一个亟待解决的问题。本文结合现代科学技术概论课程的教学实践，就谊课程的教学理念、教学内容、教学方法等进行探索性研究。关键词：现代科学技术概论课程；科学素养；STS教育理念大学专业教育关注的是各学科的、专门的知识和技能，这一教学模式具有很大的专业优势，但不利于学生从整体上把握科学知识体系的联系，造成学科封闭和文理隔离，束缚了学生综合能力的发展。而且，课程设置及内容往往落后于科学发展的速度，许多前沿知识难以走进课堂，学生缺乏对“高、新、尖”科技知识及发展历程的基本了解，缺乏对科技发展对社会进步影响的认识。从而影响了他们的科学素养和科学价值观的形成。因此，我们尝试建立由多学科教师组成的教学团队，开设以介绍科学技术前沿专题知识为主线、穿插科学发展观及科技应用探索背景的课程——现代科学技术概论，形成文理交叉、理工渗透、专业基础与技术应用相结合、科学教育与人文教育相融合的课程体系，作为对专业教育的重要补充。笔者结合教学实践，就课程教学理念、教学内容、方法等进行探索性研究。一、明确课程目标定位，创新教学理念1 围绕科学与人文教育融合，确立课程教学目标作为综合性很强的现代科学技术概论课程，其教学的核心目标是全面培养和提高大学生的科学素养(Scientific Literacy)。科学素养的缺失、创新精神与实践能力不足，不仅仅在部分文科大学生身上有所反映，在某些理工科学生中也同样存在这方面的问题。科学教育的对象，不仅是文科学生，而应面向全体学生，只是各有侧重。更何况科学与人文本来就是相辅相成的，没有人文的科学是跛脚的，没有科学的人文是盲目的；科学作为一种文化现象，一开始就有着深厚的人文基础。创新能力与开拓精神更多地来源于自然科学和社会人文科学的碰撞与交流。这就启迪我们要围绕科学与人文教育的融合确立课程教学目标，明确培养当代大学生科学素养的基本维度：(1)是所获知的科学知识，以及运用这些科学知识界定问题，获得新知识，解释科学现象，对科学事件做出有科学依据的推论。(2)是明确科学是人类获取知识和进行探究的一种形式，理解科学活动的典型特征。(3)是了解科学和技术如何形成我们的物质世界、智力和文化氛围。(4)是做一个反思型公民，积极主动地从事与科学有关的事件，并有自己独特的科学意识。对于文、理、工科学生而言，通过对于科学技术前沿的了解，认识和理解科学对经济的发展、社会的进步和人类自身的发展所起的影响作用，重点培养学生对科学的态度、观察与思考问题的科学性以及科学的批判精神，也包括了解决实际问题的科技能力，学会使用和管理科学与技术以适应现代化的社会生活。对于理工科学生而言，应进一步注重将专业知识与应用技术结合的能力，努力培养应用与创新技术的能力。2 强化“STS”教育理念，深刻认识科技与社会的关系STS教育即科学、技术、社会教育。在学习现代科学技术的同时，全面开发现代科学技术对心灵的教育功能。从当前世界面临的与科技有关的重要问题入手，去探询科学、技术与社会三者问的互动关系，去探询作为一个科学家和决策者对这种互动的影响；使当代大学生对科学、技术与社会以及人、自然与社会之间的关系有着清醒与深刻的认识，树立科学技术与社会协调发展的新型的价值观，并提高参与社会民主决策的科学素养。二、把握时代发展脉搏，创新教学内容1 反映科技前沿，创新课程教学体系根据21世纪科技发展的趋势——跨门类科学与技术整合化，科学与技术一体化，科学技术高度社会化，社会高度科学技术化，建立以科学技术前沿专题为主线，融科学于技术的理论体系。课程教学内容分为自然科学篇、高新技术篇、科技发展战略篇三部分，自然科学部分主要讲授学科结构、重大成就和前沿报告；高新技术部分主要讲授人口健康与现代生物技术、资源与环境技术、光电信息技术、先进制造与建筑技术等；科技发展战略主要讲授科学技术与社会发展、科技创新与强国之路。在整体构架和安排上，充分体现该课程的跨学科性、多元性和前瞻性等特点，及时反映科学技术的前沿动态、热点聚焦，穿插科学发展观及科技应用探索背景，同时又注意不同学科之问的差异性，形成文理交叉、理工渗透、专业基础与技术应用相结合、科学教育与人文教育相融合的课程体系。引导学生结合专业特点与个人兴趣有选择地开展主题研究，强调对学生进行科学的思维方法、探索与创新能力的培养。2 理论联系实践，促进基础知识与应用技术的衔接在传统教育观念的影响下，人们往往认为教学主要是知识的积累过程，因而将掌握知识本身作为学习的最终目的，学习本质上就是增加这些事实材料和解题的技巧，不强调知识在真实情景中的运用。在这样的教学理念下，往往认为学生从学校里获得的抽象知识能够直接迁移到实际应用的新情境中去。显然，这不符合培养应用型人才要求的。为此，在教学中注重通过自然科学以及高新技术的发展过程，研讨科学发现、技术发明，工业生产与社会生活的关系，目的是激发学生追求科学的热情。注重分析科学技术发展的要素，如市场的需求、科学知识的准备、技术的研发和资金的投入等，告诉学生应去研讨什么和如何进行。重视知识在真实环境中的应用，重点阐述高新技术的科学基础、技术要素等；让学生与教师一起探究科学知识如何与应用结合产生新技术，新技术如何与市场结合形成企业；这是我们采取的又一改革策略。这样不但可以使知识的应用性需求成为促进学生认知发展的动力，更重要的是将学生置于真实的世界之中，建立问题与生活之间的纽带，强化概念、内容与社会、经济以及技术条件间的联系；面向实际，加强实践环节，还可以使学生在共同探究问题、解决问题的过程中真正形成知识的应用和创新的体验，强化了科学技术对于广阔世界的现实意义。3 把握科技为“人”的本真属性，实现科技与人文的沟通与重构在功利主义当道的科技时代中，人文教育之所以重要，乃是因为它直接触及学生价值观的培育。在科学技术教育中强化STS教育，就是尝试将现代科学技术与人文教育进行沟通与重构，注重介绍在科研问题中的各种观点，并通过科技发展过程说明任何科学成果都是社会的产物，并非少数人关在象牙塔中所能得到的。教育学生懂得社会、集体和实践在科学发展中的作用。在学习现代科学技术的同时，进行感悟与反思，关注人类为什么去从事科学技术，以什么样的态度去从事科学技术，以什么样的方法去从事科学技术，怎样对待科学技术的结果，如何运用科学技术等；这一切，涉及作为科学技术主体的人的利益趋向和价值判断，体现了人类对科学技术的人文态度。在21世纪多元价值并存、多元文化碰撞的时代中，将科学技术教育的精神与人文精神渗透于专业教育之中，为学生建立价值定位，把握科技为“人”的本真属性，使当代大学生成长为新时代有科学理性与远见的知识分子。4 拓展学科领地，突出全球化视野下的本土特色我们正处于知识经济时代的信息化社会中，全球化趋势日益壮大。世界各地区间的“相互关联性”与日俱增。全球化趋势对高等教育最大的冲击就是世界各国的大学都直接或间接地卷入全球性的竞争之中，各大学培养的人才将不仅是为满足各国国内的市场需求，更必须能适应全球性就业市场的趋势与要求。相应于这一变革，现代科学技术概论课程就必须拓宽学科领地，在全球化视野下，融入中国本土特色，充分反映世界科技动态的同时，展示中国当代科学技术的最新进展以及民族工业发展现状，激发当代大学生振兴民族工业的信心和斗志。三、探究与应用结合，创新教学方法1 以专题探究式教学为主，培养主体意识和创新能力“教学过程”首先是学生的“学习过程”。“教”意味着更多地控制和支配，而“学”则意味着更多的主动与自由。因而，建立由多学科精英组成的教学团队，有效组织多学科交融的教学；教师在教学设计、课堂教学、社会实践活动及教学评估等环节中，都努力从“引导”的角度去唤起学生“学”的兴趣与动力。以科技前沿专题为主线，开设若干个专题供学生自由选择。教学中，通过师生互动，营造主动学习的环境与氛围，创设有利于学生达到理性思维彼岸的教学情境，引导学生进行探究式教学及相应的实践活动。通过学习专题的确定、调研问题的界定、学习方法的选择、社会实践活动的开展等环节，培养学生主体意识和创新能力，让学生学会科学研究方法，培育科学精神。只有通过探究活动，学生才能真正理解科学技术发展的历史和本质，并对科学技术的理解和科学技术探究的经历内化为科学素养。2 完善立体化教学资源建设，为学生搭建自学平台充分运用现代教育技术和信息技术，建成了以文本教材、多媒体课件、网络课程、音视频资料库等丰富l的立体化教学资源；作为课堂教学的有益延伸，为学生自学提供信息资源与交流平台。3 以实践活动为拓展，实现科技教育与社会互动为增强学生对学习内容的理解并得到来自实际的体验和感受，我们以科技文化活动为主要载体，在课程教学中安排了相应的社会实践活动。这些实践活动既拓展了课堂教学内容，又培养和锻炼了学生的实践能力，实现科技教育与社会的互动，收到良好效果。4 完善考试与评价方法，促进学生科学素养的提升以作业成绩+课堂讨论成绩+调研报告成绩+笔试成绩汇总，作为对学生学习状况的综合评价。另外，对于在科技服务、科普教育活动中表现特别突出者，对于在科技制作、创新大赛中获奖者，分别予以相应的奖励加分。这种注重对学生学习过程以及综合素质与创新能力发展状况的考核方法，虽增加了考核与评价的难度，却为学生提供了有选择的自由发展的空间，受到学生的普遍欢迎，更有利于促进学生科学素养的全面提升。责任编辑 杨裕南