（计算机应用技术专业论文）基于网络认证的软件租赁技术.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 由于制造业信息化的需要，实施e r p 、p d m 、c a x 成为制造业企业的迫切任务，为资 源共享与通信，协同设计与管理等软件技术的研究提供了新的动力。为了解决中小企业在 资金与技术相对短缺的情况下实施共享应用的问题，提出了一种支持软件租赁应用的a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) 平台。本文通过对现有a s p 技术及软件租赁技术的分 析研究，特别是针对基于终端服务的软件租赁技术存在的网络瓶颈问题，提出并实现了一 种基于网络封包加密认证的软件租赁技术。 本文首先分析了a s p 技术与软件租赁技术的现状，指出了现有软件租赁技术的特点， 针对基于终端服务的软件租赁技术存在的网络瓶颈问题，提出了一种基于网络封包加密认 证的软件租赁技术，并规划了一种a s p 综合服务体系模型。在第二部分，给出了基于网络 认证的软件租赁技术的实现原理，指出了该技术方案需要解决的几个关键问题，并通过对 相关技术的研究分析，给出了相应的解决思路j 第三部分给出了基于网络认证的软件租赁 技术涉及的一些关键技术的具体实现方法，包括基于n d i s 中间驱动程序的网络封包截获 技术、基于s p i 的网络封包截获技术、加密与密钥管理技术、监控管理和计时技术。最后 依托构建的实验环境，对基于网络封包加密认证的软件租赁系统的功能与性能进行了测试。 测试与应用结果表明：基于网络加密认证的软件租赁应用方案克服了现有软件租赁技 术存在的网络瓶颈问题，在资金、技术和管理等方面有助于中小企业的信息化发展进程， 具有一定的技术和经济价值。 关键词：a s p ，软件租赁，网络认证，终端服务，n d i s 中间驱动程序，内存映射 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t f o rt h en e e do fm a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i z a t i o n ，a c t u a l i z i n ge r p ，p d m ，c a xb e c o m ea n i m m i n e n tm i s s i o nf o rt h em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s ，w h i c hi n j e c t sn e we n e r g yt or e s e a r c h r e l a t i v es o r w a r et e c h n o l o g ys u c ha sr e s o u r c es h a r i n ga n dc o m m u n i c a t i o n ，c o o p e r a t i v ed e s i g n a n dm a n a g e m e n t t os o l v et h ei s s u e st h a tt h es m a l la n dm e d i u m s i z e de n t e r p r i s e s ( s m e s ) a r e f a c i n gt oa c t u a l i z es h a r ea p p l i c a t i o nu n d e rt h ec o n d i t i o n so fl a c k i n go fc a p i t a la n dt e c h n i q u e ，a n a s pp l a t f o r ms u p p o r t i n gs o f t w a r el e a s i n ga p p l i c a t i o ni sp r o v i d e d t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n d s t u d yt oc u r r e n ta s pt e c h n o l o g ya n ds o f t w a r el e a s i n gt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l ya i m i n ga tt h e n e t w o r kb o t t l e n e c kp r o b l e me x i s t i n gi nt h es o f t w a r el e a s i n gb a s e do nt e r m i n a ls e r v i c e s ，an e w s o f t w a r el e a s i n gt e c h n i q u eb a s e do nn e t w o r kp a c k e te n c r y p t i o na u t h e n t i c a t i o ni sp r e s e n t e da n d i m p l e m e n t e d f i r s t l y , t h ep a p e ra n a l y s e s t h ea c t u a l i t yo na s pa n ds o f t w a r e l e a s i n g ，p o i n t so u tt h e c h a r a c t e r i s t i cf o rc u r r e n ts o f t w a r el e a s i n gt e c h n o l o g y , p r e s e n t san e ws o f t w a r el e a s i n gt e c h n i q u e b a s e do nn e t w o r kp a c k e te n c r y p t i o na u t h e n t i c a t i o n ，w h i c ha i m i n ga tt h en e t w o r kb o t t l e n e c k p r o b l e me x i s t i n gi nt h es o f t w a r el e a s i n gb a s e do nt e r m i n a ls e r v i c e s ，a n dl a y o u t sak i n do fa s p i n t e g r a t i v es e r v i c ea r c h i t e c t u r e i nt h es e c o n dp a r t ，t h er e a l i z a t i o np r i n c i p l eo ft h es o f t w a r e l e a s i n gt e c h n i q u eb a s eo nn e t w o r ka u t h e n t i c a t i o ni sp r o v i d e da n ds e v e r a lr e l a t e dk e yi s s u e sa r e d i s c u s s e d a n dt h ea p p r o p r i a t e ds o l u t i o nf o re a c hi s s u ei sd e s i g n e dt h r o u g ht h es t u d yo n c o r r e s p o n d i n gt e c h n o l o g yr e s p e c t i v e l y i nt h et h i r dp a r t s o m er e a l i z a t i o nm e t h o d st ot h ek e y i s s u e si n v o l v e di ns o f t w a r el e a s i n gt e c h n i q u eb a s e do nn e t w o r ka u t h e n t i c a t i o na r ed i s c u s s e d ， i n c l u d i n gn e t w o r kp a c k e tc a p t u r et e c h n o l o g yb a s e do ni m d a n ds p ir e s p e c t i v e l y , e n c r y p t i o na n d k e ym a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , m o n i t o r i n ga n dt i m i n gt e c h n o l o g y f i n a l l y , r e l y i n go na n e s t a b l i s h e de x p e r i m e n te n v i r o n m e n t ，t h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c eo f t h es o f t w a r el e a s i n gs y s t e m b a s e do nn e t w o r kp a c k e te n c r y p t i o na u t h e n t i c a t i o nt e c h n i q u ea r et e s t e d t e s ta n da p p l i a n c er e s u l t si n d i c a t et h a tt h es o f t w a r el e a s i n gs o l u t i o nb a s e do nn e t w o r k p a c k e te n c r y p t i o na u t h e n t i c a t i o no v e r c o m e sn e t w o r kb o t t l e n e c kp r o b l e mw h i c h c u r r e n ts o f t w a r e l e a s i n gt e c h n o l o g ye x i s t s , a n di tc a nh e l pt h es m e su t i l i z ei ti nt h ei n f o r m a t i o n l i z e dp r o c e s si n t h ea s p e c t so ff i n a n c i a l ，t e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n t s oi th a si m p o r t a n tt e c h n i c a la n de c o n o m i c v a l u e k e y w o r d s ：a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ，s o f t w a r el e a s i n g ，n e t w o r ka u t h e n t i c a t i o n ， t e r m i n a ls e r v i c e ，n d i si n t e r m e d i a t ed r i v e r s ，m e m o r ym a p p i n g l l 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在牛秦洲教授指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ： 啦妲盎 签字日期：二趁疆毕 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提 交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检 索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为 目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 学位论文作者( 签字) ： 指导教师签字： 签字日期： 桂林工学院硕士学位论文 第1 章绪论 制造业信息化是用信息技术改造传统产业和实现信息化带动工业化的突破口，它将信 息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创 新，企业管理模式的创新，企业间协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信 息化，生产过程控制的智能化，制造装备的数控化，咨询服务的网络化，以全面提升制 造业企业的竞争力。制造业信息化是我国制造业跨越式发展的必由之路，是实现信息化 带动工业化发展战略的重要途径。 a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ，应用服务提供商) 是国际上1 9 9 9 年推出的电子 商务新模式“。该模式允许供应商通过计算机网络为客户提供各种应用技术服务，并按 服务的具体情况收取费用。该模式的推广可为那些想实施信息化技术改造而又存在资金 不足、i t 人才匮乏等问题的中小企业，提供了切实可行的解决方案。可见，a s p 是广西促 进中小企业信息化建设步伐的有效手段。 a s p 是一个第三方服务机构，以租赁模式实现应用程序的配置、管理和远程应用是其 显著的商业特征。提供有效、方便、便宜的软件租赁应用是a s p 应用平台的一个重要研究 课题。 1 1 选题背景 制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是一个国家综合国力的重要体现。而制造 业信息化是我国制造业跨越式发展的必由之路，是实现信息化带动工业化发展战略的重要 途径。为此，“十五”期间，科技部在“九五”c a d c i m s 应用示范工程的基础上，会同国 务院信息办、国家经贸委、信息产业部、国防科工委等启动了“制造业信息化关键技术研 究及应用示范工程”，简称“制造业信息化工程”重大项目。并从8 6 3 计划和科技攻关计 划中拿出8 亿元资金，在全国2 7 个省( 自治区、直辖市) 、4 6 个中心城市和2 0 0 0 多家企 业全面展开。这是加入世贸组织以后，科技部在以信息化带动工业化，用高新技术改造传 统产业方面的一个重要举措。 、 2 0 0 2 年4 月广西第一批列入了国家制造业信息化示范省，同年柳州市被列为全国4 6 个 重点示范中心城市之一。根据国家制造业信息化工程的要求和广西的具体情况，广西制造 业信息化工程确定的“十五”期间总体目标，即营造新形势下制造业信息化可持续发展的 环境，推广应用以数字化设计、数字化生产、数字化管理、数字化装备和数字化企业为重 点的制造业信息化技术，建设广西制造业信息化企业应用示范体系和技术服务体系，并在 信息化关键技术攻关上有所突破，探索出经济欠发达地区以信息化带动工业化的发展道路。 桂林工学院硕士学位论文 广西科技攻关项目“广西制造业信息化工程公共技术服务平台建设”( 桂科攻0 4 2 8 0 0 2 一1 ) 正是基于这样的背景条件，其总体目标是本项目通过集成高校、制造业信息化服务机构、 企业等方面的优势，共同进行信息化公共技术服务平台服务项目和服务内容的研发和拓展。 重点解决产品网络化协同设计、分析、制造、网络协作虚拟团队和动态联盟虚拟企业的运 作管理等的关键技术，并解决目前服务与资源共享等存在“孤岛”问题，形成一个有较强 a s p 服务能力的公共服务平台，促进广大企业尤其传统中小企业的信息化进程。提供切实 可行的，易被中小企业接受的软件租赁服务是该项目研究的一个主要课题。 ， 1 2a s p 现状分析 a s p 是一种适合中小企业采用的先进信息技术，同时也是制造业信息化发展的潮流和 趋势。与传统的用户自己拥有计算机硬件、操作系统、应用软件、数据库管理系统等，并 且自己维护整套系统的方式相比。a s p 侧重于提供专业化的“整体服务”，用户只须购买“服 务”以及配备很简单的客户端系统，其它都交给服务提供商处理。该模式的推广为那些想 实施信息化技术改造而又存在资金不足、i t 人才匮乏等问题的中小企业，提供了切实可行 的解决方案。 a s p 信息平台的研究在国外已经开展。美国n s f 和d a r p a 资助了开发基于w e b 的”量体 订做”( d e s i g n t o - m a n u f a c t u r e ) 快速原型系统的项目c y b e r c u t 0 1 ，其侧重点在于产品、过 程设计及加工制造中的协同工作和信息集成与知识共享。欧共体e s p r i t 计划资助了涉及多 家企业、由来自挪威、丹麦、意大利和德国的研究人员参与的b i d p r e p 项目，其目的在于 开发面向标书准备的跨部门并行化工作平台“。 在国内，a s p 服务平台的研究也在进行之中。重庆大学制造工程研究所开发的国家8 6 3 项目“区域性网络化制造系统”已取得重大成果“1 ，并在多家企业中投入使用；广东省华 南理工大学主要的a s p 辐射面为珠江三角地带的企业信息化应用；无锡市的a s p 主要辐射 面为江浙一带的地域；而北京市则把制造业信息化列入“十五”期间的重点项目，并把a s p 作为主攻方向。此外，各软件供应商，也开始加入“应用基地化( a p p l i c a t i o nh o s t i n g ) ” 等服务事业州，加强同应用服务提供商( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ，a s p ) 的合作， 面向中小企业用户，推出a s p 技术，提供更多的软件应用服务，诸如企业数据存储空间租 赁、企业工资管理、人力资源管理、进销存管理以及完整的e r p ( 企业资源计划) 软件包 等。 根据统计，截止2 0 0 2 年，全球已有6 0 0 多家有一定规模的a s p 服务中介机构，未来五 年，将有1 0 的大企业和7 5 的中小企业的应用软件将向a s p 租用。中国a s p 市场在2 0 0 0 年年初时开始萌芽，现在仍然是一个不成熟但发展迅速的初期市场，用友、金蝶等国内传 统的独立软件开发商、系统集成商和t o m 公司纷纷推出自己的a s p 服务。 2 桂林工学院硕士学位论文 a s p 是一种适合中小企业采用的先进信息技术，同时也是制造业信息化发展的潮流和 趋势。与传统的用户自己拥有计算机硬件、操作系统、应用软件、数据库管理系统等，并 且自己维护整套系统的方式相比，a s p 侧重于提供专业化的“整体服务”，用户只须购买“服 务”以及配备很简单的客户端系统，其它都交给服务提供商处理。 可以说，a s p 的应用从主机应用托管开始，便已成雏形。之后，不仅硬件连一些昂贵的 软件也发展成租用的方式。目前已将在线租赁进一步拓展，把企业应用软件的维护等服务 也包括了进来。a s p 为中小企业提供了一个功能强大的信息管理平台，软件应用服务，网 上发布自己的供需信息，直接在网上开展在线交易，在线企业门户及企业管理营销咨询等。 用户只需登录网站，取得i d 和密码，就可以进行网上销售录入、库存调拨、销售查询等业 舞管理。可大大降低用户的管理费用，并可随时随地对企业进行管理。随着技术的发展和 应用需求的增多，a s p 朝全面在线管理企业业务的方向发展，是必然的趋势。 目前，a s p 的体系结构模型主要分为两类：基于因特网的体系结构及基于交互网格的 体系结构。第一类源于较早的通过网页实现信息传输的三层体系结构，在这种体系结构下， 主要强调信息的访问。随后，对这种结构进行了改进，形成了现在的多级基于因特网的a s p 体系结构，现在的结构强调的是对应用服务的访问，应用了交叉平台计算、w e b 计算、远 程计算、瘦用户计算和分支办公计算等多项新技术。基于这种体系结构的多种软件产品已 经广泛应用。基于交互网格的a s p 体系结构是在网格计算环境下的一类a s p 体系结构，它 强调网格计算环境下的a s p 实现。这种体系结构主要包括网格中间件、远程受控平台、动 态记账、访问允许控制及监控管理代理。其目的是在应用中使得用户数据迁移最小。构建 中小城市制造业信息化a s p 体系结构时，考虑到现有的网络基础设施，选用第一类体系结 构。同时，结合各中小制造业企业的实际情况和词源供应的现状，我们选用w e b 服务器和 应用服务器的平行结构，以提高在现有网络基础设施下的应用服务质量。 前人在a s p 的研究、应用与实施等诸方面已经做了很多的工作，也取得了一定的工作 成果。 1 9 9 9 年，c i t r i xs y s t e m s 和s u nm i c r o s y s t e m s 分别发表了基于服务处理( s e r v e r b a s e d c o m p u t i n g ) “”、支持w e b 使能业务的软件开发( s o f t w a r ed e v e l o p m e n tf o rt h e w e b e n a b l e d e n t e r p r i s e ) 1 白皮书，提出了a s p 的概念。n h k a p a d i a 和j a b f o r t e s 则提出了其体 系结构。 a l e x a n d e rl f a c t o r 在a n a l y z i n ga p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r s 一书中从a s p 的体系结构、服务与管理等方面着手，分析探讨了a s p 的经济体系。后来，孙延明翻译了 这本书。 2 0 0 3 年，v t a l w a r ，s b a s u 和r k u m a r 发表论文，提出了交互网格使能环境( a n e n v i r o n m e n tf o re n a b l i n gi n t e r a c t i v eg r i d s ) ，拓展了a s p 的发展方向“”1 。 桂林工学院硕士学位论文。 在国内，尚利等在 a s p 模式的网络制造建盟支持系统一文中探讨了a s p 模式的网 络制造建盟问题“：何国卫等在基于a s p 模式的区域性制造业信息化技术服务网络一 文中探讨了a s p 的区域性应用问题“”。a s p 在虚拟企业、扩展企业、协同设计与制造等领 域也得到了广泛重视“。 在a s p 的具体应用方面，c i t r i x 公司推出的m e t a f r a m e 产品是一套基于远程终端和独 立计算体系技术的应用服务器架构的解决方案“。它支持多用户、多平台、分布式应用， 具有良好的系统性能。稍加改进，便可跨网段使用，实现用户管理与计费功能。 1 3 软件租赁技术现状 信息化是带动制造业各项创新和升级的突破口，而c a x 、e r p 、p d m 等信息化软件 的普及应用，是制造业企业是否能够成功迈向信息化的主要标志。企业要想跟上时代的步 伐与国际先进技术接轨，必然适时的引进最新的软件以提高产品设计技术水平，缩短新产 品开发周期以赢得在同行中抢占市场的先机。然而，在引进制造业信息化相关软件问题上， 中小企业面临着很大的难题。一方面，这些软件的价格都比较高，给企业尤其是生产规模 不大、资金相对短缺的中小企业购买投资这些软件带来了一定的困难和风险。按照传统方 式，常常会出现这样的情况，一些企业花巨资购买某一套软件之后，由于其设计人员难于 适应新软件的使用，或经过一段时间的使用之后，发现在其产品领域内，新软件对于该类 产品的设计并没有什么特别突出的优点。最终，所引进的新软件并没有带来预期的效益， 不仅给企业的投资带来了资金风险，还影响了其产品研发的效率，降低了企业与同行的竞 争力。导致这些情况出现的原因很大程度上是在于：企业对所将要引进的新软件的不熟悉 及引进之后没有从软件商处获得长期必要的技术服务和技术支持。另一方面，由于中小企 业本身力量较薄弱，不能及时扑捉c a x 技术领域的瞬息万变，并对新的信息化相关软件深 入认识和理解，面对众多的选择，缺少必要指引的企业往往举棋不定而错失良机。软件租 赁系统可提供软件的多样性和低廉的使用价格，适应了企业的多样化发展要求，企业不用 再为新产品对软件的新需求投入巨大的软件购买成本，极大的减小了产品成本和投资风险。 另一方面，随着拓展企业、虚拟企业联盟、协同设计等新技术的兴起与逐步应用，也 迫切需要有效的软件共享与租赁机制，特别是对于c a x 软件。这些技术都需要在不同的设 计人员，不同的合作企业之间共享图纸等信息，两各企业所使用的设计软件各异，相互之 间往往并不兼容。有效的软件共享与租赁机制可为企业基于网络的资源共享、产品协同设 计以及项目开发的协同管理提供环境支持。 软件租赁，是指用户通过租赁，而不是购买的方式，使用到自己所需要的软件系统或 通过互联网应用到相关的软件功能。软件租赁对信息化发展具有深远影响，该模式从本质 上将软件系统的应用与技术服务剥离开，为软件市场树立了标准化的典范，并为软件系统 4 桂林工学院硕士学位论文 今后在广大中小企业市场的普及铺挚了基础，体现了软件行业的社会化分工。 软件租赁不同于传统外包业务，与其相比，主要有如下区别： ( 1 ) 用户不仅实现了自己应用系统建设与维护业务的外包，而且将自己的信息系统运行 平台托管给软件租赁商； ( 2 ) 用户可以将信息系统运行平台放置在租赁商处，而不是在企业自身内部；所有的软 硬件设施，以及相关应用系统均由软件租赁服务商配置及维护； ( 3 ) 用户不拥有相关的软硬件设施及应用平台，只是集中于其内部业务的流程资源管理 所需要的应用系统的使用；而用户所使用的应用系统，并由软件租赁商根据其业务的具体 需要提供； ( 4 ) 软件租赁商所拥有产品的不再是具体的、单一的软件产品，而是根据不同行业用户 而开发及实施的业务系统平台，及其为用户所提供的各项技术支持及相关服务； ( 5 ) 根据用户规模及其对企业内部i t 环境和应用系统的要求，一些软件租赁服务商还 可为用户提供相关的技术支持，相当于用户原有的内部i t 维护部门的职能。 软件租赁机制在国外已经得到较好的应用。s a l e s f o r c e c o r n 公司于2 0 0 4 年6 月上市， 目前拥有1 3 9 0 0 家用户和2 2 7 0 0 0 个人订户。多年来，s a l e s f o r c e c o i n 不断添加新的功能， 包括用户用来定制服务和独立软件公司可用来开发相关应用程序的工具等。这帮助 s a l e s f o r c e c o m 拥有了超过1 3 9 0 0 家用户和2 2 7 0 0 0 个人订户，包括了众多业界巨头，如 通用电气、a m d 、通用汽车、诺基亚、时代华纳、美国在线、道琼斯新闻热线等。除了 s a l e s f o r c e t o m ，成立于1 9 9 7 年的r i g h t n o w 公司在北美、欧洲、亚洲都有其办事处，超 过1 2 0 0 个世界组织使用r i g h t n o w 的在线用户关系管理方案，包括松下电工( 中国) 、新西 兰航空、英国航空、加拿大航空、思科、宝洁、杜比实验室、诺基亚等。 在国内还只是处于初期阶段，主要表现在：从市场容量来看，中国的软件租赁市场规 模只占全球市场的2 ；从市场参与者来看，缺乏i t 大厂商( 硬件、电信业) 的积极参与， 只有为数不少的中小型以应用服务为主的公司；从提供的产品和服务来看，产品单一，新 兴c o m 公司服务范围过于集中，缺乏特色鲜明的服务提供商。尽管如此，在中国，中小企 业从一开始就是软件租赁的主要用户群体，中小企业信息化的a s p 模式，正在成为一个国 际性的潮流。根据国家经贸委的数据统计，我国各类中小企业中，与生产制造及商业流通、 服务相关的企业约占6 0 。而这6 0 用户，也就是a s p 软件租赁所主要针对的市场所在。因 而，软件租赁机制是我国仍有比较广阔的前景与市场。 对于第三方应用软件，多采用基于终端服务“”或网格应用工具( 如g l o b u s ) 睁矧的软 件租赁或共享技术。 采用终端服务机制时，应用程序在服务器安装配置，客户机不需安装应用程序，而是 通过网络与服务器连接，向服务器提交的鼠标、键盘事件消息，所有应用程序的执行和计 桂林i 学院硕士学位论文 算处理完全在服务器上运行，并由服务器再将结果传递回客户端。采用终端服务，客户端 不需要很强的运算能力，只需要相当于计算机系统的输入输出设备，对c p u 、内存、硬盘 等硬件要求比较低。终端服务同时支持同一应用程序的多客户访问，各个客户会话相互独 立，每个客户都只能看到和访问各自的数据、资源，客户端不慎掉电，只需重新开机和连接 就会恢复到原来工作状态，而不损失数据。 终端服务系统由三部分构成，是一种瘦客户 机服务器模型，如图1 。1 所示。 ( 1 ) 服务器。服务器安装配置应用程序，响 应客户会话请求，并为各个客户会话管理计算资 源，提供各客户特有的环境。服务器接收远程客 户鼠标、键盘事件消息，迸行计算处理，将显示 结果输出给客户。 ( 2 ) 客户机。客户机作为远程终端登陆服务 图1 1 终端服务系统 器使用应用程序，服务器的远程桌面运行在客户机的会话窗口中，用户实时看到应用程序 在服务器上的运行结果，从用户角度看，应用程序就像运行在本地机上。 ( 3 ) 会话协议。支持客户机和服务器之间的会话的协议有r d p 和i c a 协议。r d p 为微软 w i n d o w s 的远程桌面协议，是建立在t c p i p 之上的应用层协议，它仅支持t c p i p 协议。i c a 为c i t r i x 基于独立计算体系结构的协议，支持t c p i p 、i p x 、s p x 、n e t b e u i 和p p p 等网 络协议。 目前支持终端服务技术较成熟产品有微软的w i n d o w ss e r v e r2 0 0 0 和c i t r i x 的 m e t a p r a m e ，两者都支持应用程序模式的终端服务。c i t r i x 致力于终端服务技术研究，其 基于i c a 技术的m e t a f r a m e 在解决远程应用方案中具有卓越的性能。微软的产品w i n d o w s s e r v e r 2 0 0 0 采用由c i t r i x 公司授权的m u l t i w i n 技术，其终端服务和r d p 协议来源于 c i t r i x 基于应用服务器计算技术。w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 中增加了远程桌面连接、客户资 源重定向等新特性，优化了终端服务性能。比较而言，w i n d o w ss e r v e r 仅包含终端服务的 基础功能，r d p 也仅支持i p t c p 一种协议；而c i t r i xm e t a f r a m e 产品具有多协议支持、 增值服务、负载平衡、资源管理服务等优势，此外，m e t a f r a m e 还提供了应用软件发布、 客户桌面监视、平衡策略等管理工具。目前，常采用技术基于c i t r i xm e t a p r a m e 的终端服 务机制。 基于远程终端服务软件租赁系统系统一般由m e t a f r a m e 服务器群、在线服务站点、 c i t r i x 终端、备份系统等集成，如图1 2 所示。m e t a f r a m e 服务器群上安装m e t a f r a m e 包 的服务器端软件，并发布要租赁的软件；用户安装i c a 终端软件成为c i t r i x 终端，c i t r i x 终端可以通过局域网、广域网或m o d e m 拨号连接到信息化服务平台上的软件租赁在线服务 6 桂林工学院硕士学位论文 站点，以w e b 方式访问租赁软件的i c a 文件，远程登 陆到m e t a f r a m e 服务器上使用软件；备份系统定期将 用户保存在服务器上的数据文件备份到小型机的存储 介质上，提高数据的安全性。租赁系统功能由群集服 务器管理、应用程序管理、用户管理、在线服务站点、 数据备份几部分组成。群集服务器管理集合多台服务 器，以分流业务，根据用户的连接数、c p u 和内存等资 源的使用率设置平衡策略，平衡负载。应用程序管理 为管理员提供软件发布项目的添加、配置和删除。阳 图1 2 终端服务系统 户管理为管理员提供开户、设置用户工作目录环境及 销户功能。在线服务站点以w e b 形式为用户提供软件访问连接、软件资讯等服务。备份系 统提供数据备份服务。 网格应用平台的基本功能之一就是硬件资源与软件资源的共享，因而，大多网格工具 包都支持软件共享与租赁应用，如g l o b u s 工具包，由清华大学计算机系高性能计算研究所 开发的校园网格工具包( c a m p u sg r i dt o o l k i t ，简称c g ) 等一1 。虽然实现技术与终端服 务不同，但应用模式是类似的：软件服务被发布到网格平台后，授权用户可以通过网络递 交用户请求，服务器接收到用户的请求后，在服务器上计算出相应的结果，再通过网络传 递给用户。 无论是终端服务，还是网格平台，由于应用软件在服务器端配置，因而对客户端的要 求低，使用简单，权限与安全控制相对容易，适用性强。但在现有的网络环境下，由于网 络速度的限制，对于需要通过网络传递大量信息的实时性应用软件，如三维c a d 设计软件， 存在着严重网络延迟，不能满足实际应用。 1 4a s p 体系结构模型 a s p 是一个第三方组织，它通过网络，以收取租金或订金的方式为多客户提供应用软件 服务。一个有效的a s p b 艮务模型应该能够解决以下三个主要使能技术：支持远程客户的资源 共享技术；服务网络的系统质量，包括可靠性，实时性，易管理性等；资源计量技术汹1 。 目前，a s p 的体系结构模型主要分为两类：基于因特网的体系结构及基于相互作用网格 的体系结构。第一类源于较早的通过网页实现信息传输的三层体系结构，在这种体系结构 下，主要强调信息的访问，如图1 3 。随后，对 这种结构进行了改进，形成了现在的多级基于 因特网的a s p 体系结构，强调的是对应用服务的 访问，应用了交叉平台计算、w e b 计算、远程计 7 租赁 支持 图1 3a s p 服务模式 桂林工学院硕士学位论文 算、瘦用户计算和分支办公计算等多项新技术。 基于交互网格的a s p 体系结构是在网格计算环境下的一类a s p 体系结构，强调网格计算 环境下的a s p 实现。这种体系结构主要包括网格中间件、远程受控平台、动态记账、访问允 许控制及监控管理代理。其目的是在应用中使得用户数据迁移最小。构建中小城市制造业 信息化a s p 体系结构时，考虑到现有的网络基础设施，选用第一类体系结构。同时，结合各 中小制造业企业的实际情况和词源供应的现状，我们选用w e b 服务器和应用服务器的平行结 构，以提高在现有网络基础设施下的应用服务质量。 基于因特网体系结构的a s p 的应用方案可分为在线使用方案和离线使用方案两大类。 在线使用方案多采用前面提到的终端服务模式，要求a s p 配备在线服务中心，用户必须以 某种连网方式连接到a s p 在线服务中心，通过权限认证之后才能使用。在软件使用过程中 用户要保持与a s p 在线服务中心的网络连接，在线服务中心通过网络探取并记录用户使用 软件的相关信息。离线使用方案只需在通过网络认证，在软件使用过程中不要求用户与服 务中心保持连接。这种授权方式常见的有序列号授权、软件以点计费、硬件加密充值等， 但这些方式往往不适合第三方应用软件。 这两种方案各有优缺点。在线使用方案对客户端的要求低，资源计量方便，但数据流 量较大，很难满足高实时性的软件应用需求；离线使用方案稳定性、实时性好，但要求客 户端安装相应的应用软件，且只能支持网络版软件，需要额外的授权与计量处理。 综合这两种方案，结合中小企业信息现状，提出了a s p 体系结构模型伽1 ，如图1 4 所 示。其中，基于终端服务的a s p 应用方案是在线式的，原则上适合于任何应用软件；基于 网络认证的a s p 应用方案，只适合于网络版软件，但能提供良好的稳定性与实时性，是各 种计算机辅助设计软件( c a d ) 的首选；w e b 服务包括信息发布与查寻、合作交流和咨询培训 等；后台管理模块提供良好的交互性与可维护性，并进行用户管理、资源计量等工作。知 识库可以提供专家系统服务；与厂商、企业及其他a s p 进行动态联盟，可以扩大服务规模、 提高服务质量。 | | 夭 系统数 盟 中小企 厂、 一途 数 ? ￥ 企 据 业 库 控制模块,-i 映 南 【联 射 盟 业用户、 1 网络认证卜、1 网络认证模块f 层 刘职卸【 t 暑 中小企一 | 霉 业用户 k j 据摩 企业用户 软件租赁交流合作咨询培训系统维护企业联盟 图1 4a s p 体系结构模型 。 桂林工学院硕士学位论文 1 5 研究内容 在图1 4 所示的a s p 体系结构模型中，基于网络认证的软件租赁技术是本文研究的主 要内容。由于i p v 4 提供的i p 地址资源不足，国内很多企业，特别是中小企业往往使用n a t ( 网络地址转换) 技术，因而通过i p 地址不能唯一的确定网络封包的数据来源，若使用目 前常用的w e b 代理将不能很好的实现网络认证功能；同时，考虑到i p 欺骗问题，使用更 为严格的网络认证技术是必要的。为此，本文论述了一种基于网络封包加密认证的软件租 赁应用技术，并给出了关键的实现技术。 本文的主要工作可以概括为如下几个方面： ， ( 1 ) 针对基于终端服务软件租赁应用方案不能满足三维实体设计等软件的高实时性问 题，提出了一种基于网络封包加密认证的软件租赁应用方案，给出了该方案的实现原理， 分析了所涉及的主要关键技术。 ( 2 ) 比较了w i n d o w s 环境下多种网络数据封包截获技术的特点，分别探讨并实现了两种 网络封包截获技术。 ( 3 ) 探讨w i n 3 2 内存共享技术，并利用内存共享技术，分别实现了应用程序之间、应用 程序与内核驱动程序之间的通信机制。 ( 4 ) 实现了基于异步通信模式的多用户通信技术，设计了适用于软件租赁应用模式的监 控与计费功能。 ( 5 ) 测试了基于网络封包加密认证的软件租赁应用方案的主要功能与相关性能参数。 9 桂林工学院硕士学位论文 第2 章基于网络封包认证的软件租赁技术 基于终端服务或网格工具包的在线式软件租赁技术对于c a x a 、u g 这类高实时性的应用 软件存在网络瓶颈，不能满足实际应用需求。这类软件往往是网络版的，即用户在启动软 件时，会自动向特定服务器发出认证信息，服务器确认后才能正常使用。但应用软件开发 商往往只记录使用者的个数，而不记录其他如使用者，使用时间等信息，不能满足软件租 赁应用的需求。通过网络封包认证用户的身份，并记录用户使用时长等信息，是实现基于 网络认证的软件租赁技术的关键。由于存在n a t 、i p 欺骗等问题，网络封包中并不包含能 够唯一确认用户身份的信息。通过对捕获的网络封包进行加密与解密处理，可有效确认网 络封包的来源。 2 1 实现原理 对于像c a x a c a d 三维实体设计、s o l i de d g e 等网络版应用软件，往往由应用软件客户 端、身份认证客户端、身份认证服务器端三部给构成。用户使用这些应用软件的一般步骤 为： ( 1 ) 用户启动应用软件。 ( 2 ) 应用软件自动激活应用软件身份认证客户端，并向应用软件身份认证服务器发出 身份认证请求。 ( 3 ) 应用软件身份认证服务器收到请求后，判断当前用户数量，若未达到最大用户数， 则将当前用户数量加1 ，并向应用软件身份认证客户端发出确认信息，之后应用软件正常 启动，用户可以正常使用该应用软件；若已经达到最大用户数，则返回相应的提示信息， 用户不能使用该应用软件。 可见，这类软件已经能够支持基于网络的远程应用，并基本不受网络速度的影响。但 由于在身份认证过程中，只记录总用户数，而不记录用户的真正身份、使用时长等信息， 不能实现用户管理、计费等功能，不适用于软件租赁业务。若仅采用网络封包截获技术， 由于n a t 等技术的广泛应用，不能在封包中直接提取用户身份信息，计时也存在困难。通 过对截获的网络封包进行加解密处理，通过台理的钥匙管理方式，并利用相应的监控程序， 可以有效地认证用户身份、记录用户使用时间等信息，研发实用的软件租赁技术。 基于网络封包加密认证的软件租赁技术的实现原理如图2 1 所示。图中：q 为用户管 理客户端，q ：为用户管理服务器，q 。为网络封包截获与加密驱动程序，如为网络封包截获与 解密驱动程序，q 5 为应用软件身份认证客户端，q 6 为应用软件身份认证服务器，岛为应用软 件。其中，q 、q 3 、q 。、q ，安装在客户端；q ：、如、q 。安装在服务器端，且总处于运行状态； q 5 、q 6 、岛由应用软件开发商提供；q 。、q ：、q 3 、q 则是需要研发的应用程序或驱动程序。 1 0 桂林工学院硕士学位一论文 采用基于网络封包加密认证的软件租赁技术后， 如果用户直接启动应用软件q ，q ，激活应用软件身份 认证客户端q 。，q ；向应用软件身份认证服务器q 6 发出 身份认证请求，但由于网络封包截获与解密驱动程序 q | 的存在，截获并改变了q 。发送的网络数据包，q 6 无 法识别收到的请求信息，最终q 5 收不到确认信息，岛 无法正常启动，用户也就不能使用该应用软件了。这 时，用户如要使用应用软件，需要经过如下几个步骤： 客户端： 服务器端 ( 1 ) 用户启动用户管理客户端q 。，输入用户名、密 图2 1 基于网络认证的软件租赁原理 码、需要使用的软件等信息，提交给与用户管理服务器q 2 ( 操作) ，以验证用户身份。 ( 2 ) q 2 对用户信息进行验证，若通过了身份验证，则记录下用户的相关信息，并激活 网络封包