（计算机软件与理论专业论文）远程网络实时监控系统的设计与实现.pdf

摘要 当前中国互联网迅速发展导致的恶性事件逐渐增加，从而引起全社会范围 的关注。中央政府包括各级地方政府也认识到了这个问题的严峻性，已经出台 了若干法规希望能够规范网络的使用。基于实际情况考虑，从监管部门和网络 业主的需求出发，设计并实现了网络远程实时监控系统。本论文从软件工程的 角度出发，对于系统的需求分析、系统设计方案、涉及到的技术难点以及系统 性能评测方面做了详尽的描述。 在本项目中，使用经过裁减的r u p ( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ) 。即在本项目 中并不完全遵守r u p ，而是有选择地使用。经过对已有系统和类似系统的研究， 采用w e bs e r v i c e 分布式对象技术作为本系统的主体架构。在系统的设计过程 中，通体使用u m l ( 统一建模语言) 来描述设计接口以及交互过程，这对于降 低后期的开源软件的集成难度有极其重要的意义。 本项目的核心功能是，通过对l i n u x 内核n e t f i l t e r 组件的修改，使l i n u x 内 核具有实时监控网络数据流的功能，该功能也是区别于其他类似系统的主要特 点。在视频监控部分，在服务器端使用j a v a 多媒体框架，在客户端使用j a v a a p p l e t 通过浏览器即可观看远程视频。 关键词：l i n u x ，n e f f i l t e r , j a v a 多媒体框架，w e b 服务，网络监控 a b s t r a c t t h ea c c i d e n t sc a u s e db yt h ep o p u l a r i z a t i o no fi n t e r n e ti n c r e a s ey e a rb yy e a ra n d l o t so fp e o p l eh a v er e c o g n i z e dt h e s ep r o b l e m s 。t h eg o v e r n m e n ta l s ot h i n k so ft h i s e v e n ta n dh a si s s u e ds o m el a w st on o r m a l i z et h eu s a g eo fi n t e m e t f r o mt h i sf a c t a n da c c o r d i n gt ot h em o n i t o r i n gd e p a r t m e n ta n db o s so fn e t w o r kc l u bw ed e s i g na r e m o t er e a l - t i m en e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e m w ed o n ta d o p tt h er u p ( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ) c o m p l e t e l yt oh a v ea s y s t e m r e q u i r e m e n ta n dm o d e l i n g a f t e rr e v i e w i n gt h ee x i s t e ds y s t e ma n ds i m i l a rs y s t e mw e d e c i d et oc h o o s et h ew e bs e r v i c ea st h es y s t 锄i n f r a s t r u c t u r e i nt h ed e s i g np r o c e s s u m li su s e dt od e s c r i b et h ei n t e r f a c e sa n dc o m m u n i c a t i o n s t h eu s a g eo fu m l c o u l dm a k et h ed e s i g n e r sf i n dt h ep r o b l e mi nt h ee a r l ys t a g et oa v o i dt h eb i gf a u l t t h e r e f o r e ，i nt h ed e s i g np r o c e s st h eu s a g eo f u m l i sa l s oaf e a t u r e t h ek e r n e lf u n c t i o ni st h em o d i f i c a t i o nw i t hn e t f i l t e rc o m p o n e n tf r o ml i n u x k e r n e lw h i c hc o u l dp r o v i d et h ef u n c t i o no fr e a l - t i m em o n i t o r i n gd a t af l o w ；i nt h e v i d e om o n i t o r i n gp a r ta d m i n i s t r a t o r sc o u l dc h e c kt h er e m o t ev i d e ob yt h ej m fi nt h e s e r v e rs i d ea n dj a v aa p p l e ti nt h eb r o w s e r k e y w o r d ：l i n u x ，n e t f i l t e r , j m f ，w e b s e r v i c e ，n e t w o r km o n i t o r i n g 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立 进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发 表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明 引用的内容外，不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研 成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 日期： 砷，扩倦 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知 识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使 用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构 送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学 位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 ：势燧越期：难限 第一章绪论 2 0 0 2 年6 月1 6 日，北京“蓝极速”网吧发生火灾，大火导致2 4 人死亡，十几 人受伤。根据最后的警方调查结果显示，4 名纵火者均为未成年人，而“蓝极速” 网吧是手续不全的“黑网吧”。此次事件把以前游离于公众目光之外的网吧推上了 风口浪尖，以此事件为契机，全国各地对于网吧的整顿工作不绝于耳。2 0 0 2 年9 月2 9 日，国务院就颁布了互联网上网服务营业场所管理条例，正式明确了文 化部门作为网吧的管理部门。但是直至今日，网吧管理仍然是一个令当地政府部 门十分头痛的事情。本论文构建了一个以解决网吧等公共上网场所安全问题为主 要目的的解决方案以及实现过程。 由于本论文描述的是一个和实际需求紧密相关的软件项目，作为一个工程项 目，首先应当关注的是应采取哪种过程控制方法。基于上述原因，本项目使用了 r u p ( r a t i o n a l 统一过程) 。本论文的第二章从概念和流程出发讨论了r u p ( r a t i o n a l 统一过程) 这一目前比较流行的软件开发方法论。r u p 是一个通用的 过程模板，包含了诸多开发指南、制品、开发过程所涉及到的角色说明，由于它 非常庞大所以对于具体的开发机构和项目而言，需要进行剪裁和配置。通过对 r u p 进行裁剪可以得到很多不同的开发过程，这些软件开发过程则可看作是r u p 的具体实例。最后，提出了本项目开发中所用到的r u p 实例，作为项目的开发指 导原则。 根据r u p 实例中描述的工作流以及每个工作流的主要制品，本论文分为以下 几个部分： 业务建模。回顾中国网络产业发展的特点，可知目前我国网络产业发展极为 迅速，发展潜力不可限量。据调查显示，组成的网民人口的主体( 超过5 0 ) 是 青少年( 2 4 岁以下) ，中国网络人群中网民的主要职业是学生，中国网民中大部 分学历水平是高中( 中专) 。从相关资料可知，学龄青年普遍不能正确对待网络， 而近4 、5 年来，因为网吧的违规经营已经造成了很大的问题，这就使得本论文的 研究具有了一定的必要性。 需求分析。本论文从国家公布的关于网吧管理的条例出发，结合国家的条例 规定，提出了一个基本的需求用例图。再结合文化部等监管部门和网吧业主的需 求，形成了一个扩展的需求用例。经过这两次迭代，得到最终的需求用例图。在 这个过程中，使用r a t i o n a lr o s e 软件来进行系统需求分析，并且这个过程遵从r u p 规范。 分析设计。系统采用分布式架构。比较了目前较流行的几种分布式软件设计 方案有：c o r b a ，c o m d c o m ，e j b 和w e bs e r v i c e 的优缺点，并借鉴了类似系 统的设计方案，最终采用了w e bs e r v i c e 的设计方案。普通w e bs e r v i c e 技术是明码 传输，安全性能较差，所以采用了基于h t t p s 的w e bs e r v i c e 技术。系统主要包括两 个组件：监控中心和网易控两个部分。在本系统中，核心功能有2 个：监控中心 和网易控信息的交互；网易控对于网络用户上网信息的分析获取；视频监控。这 一部分使用u m l 图给出了软件的设计方案，并给出了每一个部分实现所要用到 的开源软件包名以及所使用的软件平台。 第五章系统测试。在本系统中，使用n e t p i p e 来测定最大网络带宽，以此来评 估此解决方案的优劣。 第二章r a t i o n a l 统一过程 r u p ( r a t i o n a l 统一软件过程) 是一个面向对象且基于网络的程序开发方 法论。它可以为所有方面和层次的程序开发提供指导方针，模版和事例支持。 r u p 把开发中面向过程的方面( 例如定义的阶段，技术和实践) 和其他开发的组 件( 例如文档，模型，手册以及代码等等) 整合在一个统一的框架内。 2 1 统一软件开发过程i ：i u p 的二维开发模型 r u p 软件开发生命周期是一个二维的软件开发模型。横轴通过时间组织，是过 程展开的生命周期特征，体现开发过程的动态结构，用来描述它的术语主要包括 周期、阶段、迭代和里程碑；纵轴以内容来组织为自然的逻辑活动，体现开发过 程的静态结构，用来描述它的术语主要包括活动( a c t i v i t y ) 、产物( a r t i f a c t ) 、工作 者和工作流。如图1 ： 燮- 捷卷 拐鹣细诧约选交付i 纛t 撵瀛 _ _ 删 黝夔黝 h a l 熵；黎渤 嘻p ， 7 、 ：2 _ h x h ，籼。 d 镕盔嘲瓠 童接工馆蠢 铸镕落，澄饕 震麟 毳蓑蕤囊蠹薏陵 垂l髭 知 概一l i # 舭2轴晰+ l 避栈 图1r u p 软件丌发模型 3 2 2r u p 核心概念 角色：描述某个人或者一 个小组的行为与职责， r u p 预先定义了很多角 色。 活动：是一个有明确目的 的独立工作单元。 工件：是活动生成、创建 或修改的一段信息。 2 3 统一软件开发过程 r u p 的核心工作流 r u p 中有9 个核心工 作流，分为6 个核心过程 工作流和3 个核心支持工 图2r u p心概念 作流。6 个核心工作流包 括业务建模、需求分析、分析设计、实现、测试和部署。3 9 核心支持工作流包 括环境、项目管理、配置与变更管理。 业务建模 商业建模工作流描述了如何为新的目标组织开发一个构想，并基于这个构想 在商业用例模型和商业对象模型中定义组织的过程，角色和责任。 需求分析 需求工作流的目标是描述系统应该做什么，并使开发人员和用户就这一描 述达成共识。为了达到该目标，要对需要的功能和约束进行提取、组织、文档 化；最重要的是理解系统所解决问题的定义和范围。 分析和设计 4 分析和设计工作流将需求转化成未来系统的设计，为系统开发一个健壮的 结构并调整设计使其与实现环境相匹配，优化其性能。分析设计的结果是一个 设计模型和一个可选的分析模型。设计模型是源代码的抽象，由设计类和一些 描述组成。设计类被组织成具有良好接口的设计包和设计子系统，而描述则体 现了类的对象如何协同工作实现用例的功能。设计活动以体系结构设计为中心， 体系结构由若干结构视图来表达，结构视图是整个设计的抽象和简化，该视图 中省略了一些细节，使重要的特点体现得更加清晰。体系结构不仅仅是良好设 计模型的承载媒介，而且在系统的开发中能提高被创建模型的质量。 实现 实现工作流的目的包括以层次化的子系统形式定义代码的组织结构；以组 件的形式( 源文件、二迸制文件、可执行文件) 实现类和对象：将开发出的组件 作为单元进行测试以及集成由单个开发者( 或小组) 所产生的结果，使其成为 可执行的系统。 测试 测试工作流的目的是验证对象问的交互作用，验证软件中所有组件的正确 集成，检验所有的需求已被正确的实现，识别并确认缺陷在软件部署之前被提 出并处理。r u p 提出了迭代的方法，意味着在整个项目中进行测试，从而尽可 能早地发现缺陷，从根本上降低了修改缺陷的成本。测试类似于三维模型，分 别从可靠性、功能性和系统性能来进行。 部署 部署工作流的目的是成功的生成版本并将软件分发给最终用户。部署工作 流描述了那些与确保软件产品对最终用户具有可用性相关的活动，包括：软件 打包、生成软件本身以外的产品、安装软件、为用户提供帮助。在有些情况下， 还可能包括计划和进行b e t a 测试版、移植现有的软件和数据以及正式验收。 配置和变更管理 5 配置和变更管理工作流描绘了如何在多个成员组成的项目中控制大量的产 物。配置和变更管理工作流提供了准则来管理演化系统中的多个变体，跟踪软 件创建过程中的版本。工作流描述了如何管理并行开发、分布式开发、如何自 动化创建工程。同时也阐述了对产品修改原因、时间、人员保持审计记录。 项目管理 软件项目管理平衡各种可能产生冲突的目标，管理风险，克服各种约束并 成功交付使用户满意的产品。其目标包括：为项目的管理提供框架，为计划、 人员配备、执行和监控项目提供实用的准则，为管理风险提供框架等。 环境 环境工作流的目的是向软件开发组织提供软件开发环境，包括过程和工具。 环境工作流集中于配置项目过程中所需要的活动，同样也支持开发项目规范的 活动，提供了逐步的指导手册并介绍了如何在组织中实现过程。 2 4 开发过程中的各个阶段和里程碑 r u p 中的软件生命周期在时间上被分解为四个顺序的阶段，分别是：先启、 精化、构建和产品化。每个阶段结束于一个主要的里程碑；每个阶段本质上是 两个里程碑之间的时间跨度。在每个阶段的结尾执行一次评估以确定这个阶段 的目标是否已经满足。如果评估结果令人满意的话，可以允许项目进入下一个 阶段。 先启阶段 初始阶段的目标是为系统建立商业案例并确定项目的边界。为了达到该目 的必须识别所有与系统交互的外部实体，在较高层次上定义交互的特性。本阶 段具有非常重要的意义，在这个阶段中所关注的是整个项目进行中的业务和需 求方面的主要风险。对于建立在原有系统基础上的开发项目来讲，初始阶段可 能很短。初始阶段结束时是第一个重要的罩程碑：生命周期目标旱程碑。生命 周期目标罩程碑评价项目基本的生存能力。 精化阶段 细化阶段的目标是分析问题领域，建立健全的体系结构基础，编制项目计 划，淘汰项目中最高风险的元素。为了达到该目的，必须在理解整个系统的基 础上，对体系结构做出决策，包括其范围、主要功能和诸如性能等非功能需求。 同时为项目建立支持环境，包括创建开发案例，创建模板、准则并准备工具。 细化阶段结束时第二个重要的里程碑：生命周期结构里程碑。生命周期结构里 程碑为系统的结构建立了管理基准并使项目小组能够在构建阶段中进行衡量。 此刻，要检验详细的系统目标和范围、结构的选择以及主要风险的解决方案。 构建阶段 在构建阶段，所有剩余的构件和应用程序功能被开发并集成为产品，所有 的功能被详细测试。从某种意义上说，构建阶段是一个制造过程，其重点放在 管理资源及控制运作以优化成本、进度和质量。构建阶段结束时是第三个重要 的里程碑：初始功能里程碑。初始功能里程碑决定了产品是否可以在测试环境 中进行部署。 产品化 交付阶段的重点是确保软件对最终用户是可用的。交付阶段可以跨越几次 迭代，包括为发布所做的产品测试，基于用户反馈的少量的调整。在生命周期 的这一点上，用户反馈应主要集中在产品调整，设置、安装和可用性问题，所 有主要的结构问题应该已经在项目生命周期的早期阶段解决了。在交付阶段的 终点是第四个里程碑：产品发布里程碑。此时，要确定目标是否实现，是否应 该开始另一个开发周期。在一些情况下这个里程碑可能与下一个周期的初始阶 段的结束重合。 2 5 统一软件开发过程r u p 裁剪 r u p 是一个通用的过程模板，包含了很多开发指南、制品、开发过程所涉 及到的角色说明，由于它非常庞大所以对具体的开发机构和项目，用r u p 时还 7 要做裁剪，也就是要对r u p 进行配置。r u p 就像一个元过程，通过对r u p 进 行裁剪可以得到很多不同的开发过程，这些软件开发过程可以看作r u p 的具体 实例。r u p 裁剪可以分为以下几步： 1 1 确定本项目需要哪些工作流。r u p 的9 个核心工作流并不总是需要的，可 以取舍。 确定每个工作流将会有哪些产品。 确定4 个阶段之间如何演进。确定阶段间演进要以风险控制为原则，决定 每个阶段要那些工作流，每个工作流执行到什么程度，制品有那些，每个 制品完成到什么程度。 们确定每个阶段内的迭代计划。规划r u p 的4 个阶段中每次迭代开发的内容。 5 ) 规划工作流的内部结构。工作流涉及角色、活动及产品，他的复杂程度与 项目规模即角色多少有关。最后规划工作流的内部结构，通常用活动图的 形式给出。 2 6 r u p 实例 r u p 共有9 个工作流包括6 个核心工作流和3 个核心支持工作流。本项目 中用到的工作流以及相关制品如下： 业务建模：需要给出系统设计的必要性以及一些业务场景，给出系统的最 终目标。 需求分析：需要给出系统业务用例图。 分析设计：需要给出系统接口以及交互的u m l 图。 实现：将分析设计中得到的u m l 图代码化。 测试：给出系统的一些测试数据，评价系统的性能。 r u p 有四个阶段，先启、精化、构建和产品化。在先启阶段，包括业务建 模工作流；精化阶段包括需求分析和分析设计这两个工作流。构建包括系统实 现工作流。产品化在本项目中主要包括测试工作流。 第三章中国互联网络发展特点以及问题分析 3 1 中国互联网络发展特点( 以下关于互联网络发展的统计数据均来源于 c n n i c ) 2 0 0 7 年1 月，c n n i c 发布了“第十九次中国互联网络发展状况统计报告”。 本次调查结果显示，2 4 岁( 包括2 4 岁) 以下的网民所占比例为5 2 4 ，超过一半。 以调查时人口1 3 7 亿来计，中国有2 4 岁以下网民7 0 0 0 多万。 本次调查结果显示还有一个特点，网民中文化程度为高中( 中专) 的比例最 图3 网民年龄分布 高，达至t j 3 1 1 ，其次是本科( 2 5 8 ) 和大专( 2 3 3 ) 。文化程度为本科及以 上的网民比例为2 8 5 ，文化程度为本科以下的网民比例达到了7 1 5 。可见， 文化程度为本科以下的网民仍然占据大多数。 本次调查结果显示，网民中学生所占比例最多，达到了3 2 3 ，其次是企业 单位工作人员，占总数的2 9 7 ，排在其后的是自由职业者，所占比例为9 6 ， 事业单位工作人员所占比例为8 6 ，学校教师及行政人员所占比例为6 2 ，国 家机关、党群组织工作人员所占比例为4 3 ，其他职业的网民所占比例都比较小。 9 ，、 ，- 一 - t ，阳 6 0 4 0 加 0 a 啪1 22 1 1 2郐0 2 - 1 22 0 0 3 1 22 d 0 4 1 22 0 0 5 1 22 嘶1 2 口大学本科及以上4 1 1 3 2 9 3 0 4 2 9 8 3 0 7 2 9 2 2 8 5 目大学本科以下5 8 9 6 7 , 1 6 9 6 7 n 2 6 9 3 7 0 嬲7 1 5 l 数据来源：中国互联网络信息中心一c n n i c ) ， 图4 历次调查网民文化程度分布 由以上数据可以看出，中国互联网络有以下几个特点，也可以称之为中国特 图5 网民职业分布 色的互联网络：学生是网民中最大的职业群体，占总数的1 3 ；而低学历( 本科 以下) 的网民更是占到了总数的2 3 ；2 4 岁以下的网民占到了4 6 1 的比例，按照 中国网民总数1 3 亿计算，总人数达到- 了5 9 9 3 万。因此，青少年尤其是一些学龄 青年是我们网络工作者必须关注的重点。 1 0 3 2 中国网络发展对于青少年的影响 在2 0 0 6 年3 月的成都市大、中学生网络成瘾行为的比较研究1 2 】一文中特别 指出，由于经营性网吧相较其他上网地点少受时间、方式内容等因素的约束和限 制，所以成为大学生和中学生沉迷上网的主要场所。而且中学生的上网成瘾比 例为2 0 3 ，大学生则为5 8 ，二者差异存在统计学意义。最终提出建议如下： 社会有关职能部门应注意净化社会大环境尤其是校园周边环境的治理，规范网吧 的管理，采取措施减少大中学生网络成瘾的发生。 有关统计调查指出，在互联网络上随便点击，平均每7 次就有一次点击到不 良网站 3 1 。在大学生上网问题调查研究【4 】一文中，作者指出，由于大学生自 我控制能力较差，充满好奇心，对i n t e m e t 上面良莠不齐的信息缺乏必要的判断力， 很容易产生不思进取精神颓废，甚至痴迷其中不能自拔。 而在中国人民公安大学学报关于网络不良内容的一篇文章【5 1 指出，在互联网 络上非学术信息中，含有网络不良内容的信息高达4 7 。如此高的比例对于涉世 未深青少年的人生观、价值观和世界观形成的构成将产生重大的影响。互联网是 一张无边无际的”网”，内容虽丰富却庞杂，良莠不齐，青少年在互联网上频繁接 触西方国家的宣传论调、文化思想等，这使得他们头脑中沉淀的中国传统文化观 念和我国主流意识形态形成冲突，使青少年的价值观产生倾斜，甚至盲从西方。 长此以往，对于我国青少年的人生观和意识形态必将起一种潜移默化的作用，对 于国家的政治安定显然是一种潜在的巨大威胁。 因此，对于网吧和一些公共场所上网的控制，是必要的，也是切实可行的。 而国家对于网吧等公共场所的上网早已经颁布了相关规定。而自2 0 0 2 年1 1 月1 5 日起施行的互联网上网服务营业场所管理条例1 6 】已经明确规定：必须悬挂未 成年人禁入标志并且不得接纳未成年人进入营业场；如果发现上网消费者的违法 行为需要立即制止并必须向文化行政部门、公安机关举报；必须按规定时间保存 登记内容、记录备份，不得在保存期内修改、删除登记内容、记录备份。如果违 反，由文化行政部门给予警告，可以并处1 5 0 0 0 元以下的罚款；情节严重的，责 令停业整顿，直至吊销网络文化经营许可证。 3 3 目前存在的问题 虽然国家已经从法律层面上颁布相应的法令来试图减轻网络对于未成年人 的伤害，使得他们通过互联网络合理发展、顺利成长的同时，把互联网络带给他 们的负面影响降到最低。但是目前看来，虽然颁布法律取得了一定的威慑作用， 但是由于计算机系统的高度可操作性，使得一些涉案分子可以很容易地从技术上 消除证据，取证对于公安部门来讲几乎是不可能完成的任务，处罚更无从谈起。 这使得一些网吧业主有恃无恐，对于国家的法令条例置若罔闻，不仅极大地伤害 了青少年的身心健康，而且降低了国家法律法规在人民心目中的威信。 利用百度搜索引擎，我们输入关键字“网吧违规”，可以搜索到相关网页约 6 0 万篇，关于各种网吧违规经营报道层出不穷，几乎所有的报道都是2 0 0 6 年和 2 0 0 7 年的。根据这些内容，可以推断今后几年将是网吧违规现象的高发期。下面 是2 0 0 5 2 0 0 6 年网吧安全的一些恶性事件： 案倒1 ：2 0 0 6 年5 月5 日晚，安徽省省会合肥市两家营业网吧先后发生爆炸，两次 爆炸共造成2 人当场死亡、3 人受伤。受伤的3 人均为在校学生，其中1 5 岁的小文 重伤，2 1 岁的女大学生姚某轻伤，姚某的同学、2 1 岁的葛某听力受损。2 名死者 身份随即也被确认：徐某，男，合肥市人，2 5 岁，合肥市某单位职工；张某，男， 安徽省蚌埠市人，2 3 岁，巨星网吧兼职网管。( 新浪网) l 7 l 案例2 ：2 0 0 6 年6 月4 日凌晨许，平顶山市一家网吧发生火灾。因网吧门窗被 锁，当时数十人被困屋中，烧伤2 7 人。据了解，1 8 岁以下的占1 7 人，最小的 才1 1 岁。( 新华网) 。f 8 l 案例3 ：浙江省庐江县未成年人胡彬于2 0 0 5 年1 1 月2 4 日在该网吧连续上网 后服毒自杀，经抢救无效死亡。1 9 l 而有些地方政府，面对网吧违规经营屡禁不止的现象以及如此严峻的形势， 采取了很多强制措施试图杜绝此类情况的发生。有些做法似乎有些矫枉过正，不 仅损害了网吧这个行业，也对政府声誉造成了一定的影响。 1 2 3 4 本章小结 本章通过对于中国互联网络发展的分析，给出了一些有关中国互联网络发展 特点以及相关的问题。最后，我们可以得出如下结论：有必要采取一些技术手段 防止未成年人进入网吧，从而降低进而杜绝此类有关未成年人的恶性事件的发 生，并且一旦有事件发生，也方便公安等监管部门的取证，对此类违法的网吧业 主进行制裁提供法律依据，维护国家法律法规的威信，建立和谐社会。 4 1 基本系统需求 第四章系统需求分析 对于本系统而言，其基本需求分析可以从互联网上网服务营业场所管理条 例旧中可以得到一些最基本的软件功能需求： 1 ) 禁止在规定的营业时间以外营业。 萄禁止未成年人上网。 上网消费者必须通过局域网接入互联网。 4 ) 可以发现某些上网消费者的违法行为并记录在案。 5 ) 登记上网消费者的有效身份证件或者记录有关上网信息。 6 ) 按规定时间保存登记内容、记录备份，或者在保存期内修改、删除登记 内容、记录备份。 7 ) 业主可以利用该系统向有关部门文化行政部门、公安机关举报。 8 ) 对网吧上网环境进行实时视频监控。 上述只是根据互联网上网服务营业场所管理条例所得出的一些基本需求， 考虑到公安机关、网吧经营者、上网消费者三者的不同需求，在尽可能保证不干 扰上网消费者的前提下，经过实地考察，又提出以下系统需求： 1 ) 方便公安机关对于网吧的实时监控，包括网吧名称、网吧地理位置、网 吧负责人姓名。 2 ) 方便公安机关对于上网消费者的实时监控，包括上网消费者身份证号码、 正在访问的网站以及上网消费者正在进行的操作。 3 ) 如果发现某个网站携带不良信息，并且需要禁止任何来自这个网站的连 接，那么将这个网站加入“黑名单网站”列表。 钔如果公安机关需要通过网络进行取证，需要查出是那些人在访问这个网 站，这些相当于是诱饵的网站将加入“布控网站”列表，一般发现在监 控范围的某个上网消费者正在访问这些网站，那么迅速报警并提示上网 消费者的身份证号码。 1 4 5 1 网站排名，统计上网消费者的访问习惯，进行月末和季度排名，以期发 现某些规律，更好地为当地网民服务。 回对于公安机关来说，通过一个网站获取该网站的口或者通过i p 查阅域名 都是一些虽然很微小但是很实用的功能。 刀上网日志存储以及备份。 鳓日志的分布式搜索。 对于网吧业主而言，建立一个简单的上网消费者登记系统也是一个很实 用的功能。 监控中心 ，( 监控谕 p 。 7 顶层包：监控人员 图6 系统简单模型活动图 从上述需求中可以抽象出以下一些简单的建模元素： 1 ) 系统至少涉及两个场景：监控中心和网吧 2 ) 系统至少涉及三种参与者：上网用户、网吧业主和监控人员 3 ) 系统至少包括三个用例：机器终端、网吧网关和监控中心 这里的机器终端特指网吧的上网机器，监控中心是指位于监管部门的服务 器。两个场景、三个参与者、三个用例之间的关系如图6 所示 1 1 ，1 2 。从图中可 以得到：监控人员获取上网用户的信息需要监控中心、网吧网关和机器终端三者 之间的联动。网吧业主也必须通过网吧网关和机器终端和上网用户发生关系。同 时根据中华人民共和国互联网上网服务营业场所管理条例的规定，所有网吧 的机器均不可直接联入互联网，必须经过局域网然后连接互联网。因此，网吧网 关在系统是必须的。监控中心作为监管部门与辖区网吧交互的接口，也是必不可 少的。而机器终端虽然也很重要，但是由于中国用户的上网习惯多倾向于采用微 软的w i n d o w s 系列操作系统，这个一个完全商业的操作系统，由用户定制的可能 性不大，而且如果在机器终端上负载太多的服务，那么对于上网用户影响太大， 所以不可能在机器终端加入太多的功能。 4 2 拓展的功能需求 汇总以上的通过不同方式获取的系统需求，可以得到更为精确描述的功 能需求。 对于公安机关等监管部门而言： 查询当前网吧是否在运营，如果被监控的网吧在规定时间以外运营， 立即阻止，并留下记录日志，作为违规经营的证据。 如果上网消费者的登记身份证非法，立即阻止，并留下记录日志，作 为违规经营的证据。 设置一个在公安机关等主管部门监控下的网吧网关，网吧所有的数据 流量必须通过此网吧网关。 保存至少一段时间的上网日志，并且可以按照要求是否实现远程备份 和日志传送。 网吧视频远程监控。 可以随时查阅辖区内网吧的地理位置、上网人数、网吧业主名称，营 业执照编号。 主信息等内容，方便监管部门的管理。 公安机关可以随时查阅某个上网消费者的状态信息，包括上网消费者 身份证号码、正在访问的网站以及上网消费者正在进行的操作。 黑名单功能( 屏蔽某些网站的访问) 和布控功能( 设置某些网站为诱 1 6 饵网站，一旦触发，即可报警) 。 网站统计排名。 日志分布式搜索。 与网吧业主的互动，包括下发各种通知以及警告信息( 诸如蠕虫爆发， 安全警告等等) 。 域名的正向解析或者反向解析。 对于网吧业主而言，则需要以下功能： 上网消费者登记系统。 网吧机器配置信息列表。 网吧业主可以据此系统向公安系统等监管部门举报相关信息。 根据这个系统需求，我们可以细化如图6 所示的一些参与者。如下所示， 这些参与者将是我们进一步进行系统需求设计的标准用法。 1 1 终端用户( 指终端机器和上网消费者，在整个系统中，终端机器和 上网消费者所占有的功能较少，二者合而为一) 。 经营者( 网吧业主) 。 3 ) 监控人员( 监管部门的工作人员) 。 钔网易控( 网吧网关，本系统中绝大部分功能均由此处实现) 。 5 1 监控中心( 监管部门的服务器，用以给监控人员展示查询结果等) 。 4 3 系统需求r u p 描述 1 7 经过分析，我们最终得到的系统用例有2 0 个，如图7 所示： o 蠢泵轭日毫 蛐十0 i 瞄 图7 系统用例图1 1 8 设嘲更新定时更新 图8 系统用例图2 图9 系统用例图3 1 ) 监控人员设置并下发访问列表 简衅说明：监控中心管理员设置访问控制列表， 访问控制列表将逐个嘲吧自动下发，从而可以统一控制对某些非法网站的访问。 前提条件： 1 ，管理人员拥有监控中心的管理员权限。 1 9 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的设置访问控制列表功能，使用案例开始。 2 ，有三个功能可供选择。 添加新的访问控制列表项 修改已有的访问控制列表项 删除已有的访问控制列表项 3 ，选择。添加”功能，添加，转到6 4 ，选择“修改”功能，修改，转到6 5 ，选择“删除”功能，删除，转到6 6 ，设置完毕，发送新访问控制列表到各个网易控。如果下发失败，转入其他事件 流a 1 。 7 ，此次操作加入系统日志。 8 ，使用案例完毕。 其他事件流a 1 ：下发访问控制列表失败。 1 ，记录下发访问控制列表失败的网易控的i d 。 2 ，此次操作加入系统日志。 3 ，使用案例结束。 事后条件：无 2 )实时网吧监控 简要说明：实时显示各个网络节点( 安装网易控的网吧) 在线状态，网络流量，在线 人数，在线用户列表。 前提条件： 1 ，该网吧安装网易控并加入系统，统一集中接受管理。 2 ，管理人员具有监控中心的管理员权限。 主事件流： 1 ，管理人员选择监控中心的实时网吧监控功能，开始使用案例。 2 ，显尔该网吧的网易控是沓在线。如果不是，则使用其他事件流a 1 。 3 ，显示该时吧的喇络流最。 4 ，显永该嘲吧在线人数。可以使用其他事件流a 2 显示在线用户列表。 5 ，使用案例结束。 2 0 其他事件流a i ：网易控不在线 1 ，显示该网吧的网络流量不可知。 2 显示该网吧的在线人数不可知。 3 ，使用案例结束。 其他事件流a 2 ：显示在线用户列表 1 ，显示在线用户姓名，内网地址，在线时间，身份证号码，最近访问的网站。 2 ，使用案例结束。 事后条件：无 3 ) 在线用户列表 简要说明；管理人员可以看到某个网吧的在线用户列表，用户所用的内网地址，用户 名，身份证号。在线时间，最近的一次访问的网站记录。 前提条件：获取某个特定的被监控的网吧的i d 主事件流： 1 ，管理员打开在线用户列表功能，使用案例开始。 2 ，显示在线用户姓名，内网地址，在线时间，身份证号码，最近访问的网站。 3 ，使用案例结束。 事后条件：无 4 )上载日志文件 简要说明；应公安机关工作人员的要求，管理员上传某个网吧的上网日志，用于公安 机关人员的取证。 前提条件： 1 ，管理人员拥有监控中心的管理员权限。 2 ，该网吧的网易控必须在线。 主事件流； 1 ，管理人员打开监控中心的上传日志文件功能，使用案例开始。 2 。选择需要上传日志文件的网吧。 3 ，上传日志文件开始。如果日志上传失败，转入其他事件流a 1 。 4 ，使用案例结束。 其他事件流a 1 ：日志文件上传失败 1 ，上传日志文件火败信息加入系统h 志。 2 1 2 ，系统自动转入主事件流3 。 3 ，使用案例结束。 事后条件：无 5 )网站访问量统计 简要说明：管理人员可以看到每个网吧的网站访问景的实时变化。 前提条件：无 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的网站访问量统计功能，使用案例开始 2 。以图形的方式实时显示网吧流量的变化，并存储网吧流量数据。 3 ，使用案例结束。 事后条件：无 6 ) 通过网站查询用户 简要说明：在日志文件许可的查询有效期内，管理人员查询访问过某个网站的用户列 表：对时效性要求不高。 前提条件： 1 ，管理人员具有监控中心的管理员权限。 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的用户查询功能，使用案例开始。 2 ，输入需要查询的网站域名或者i p 地址。 3 ，查询功能进入后台执行。如果某个 网易控不能接受查询命令，则执行其他事 件流a 1 。 4 ，页面显示“请等待，正在查询”字样。 4 ，查询结果返回，并存储在用户查询日志中。 5 ，此次操作信息加入系统日志。 6 ，使用案例结柬。 其他事件流a l ：某个刚易控不能接受查询命令。 1 ，保存该网易控的i d 号和查询的命令。 2 ，此次操作信息加入系统h 志。 3 ，使用案例结束。 事后条件： 2 2 1 ，网易控的m 号和没有执行的查询命令已经被存储。 2 ，查询的结果返回已经存储在查询日志中。 7 ) 通过用户查询网站 简要说明：在日志文件许可的查询有效期内，管理人员查询访问过某个用户的访问网 站列表：对时效性要求不高。 前提条件： 1 ，管理人员具有监控中心的管理员权限。 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的 网站查询功能，使用案例开始。 2 ，输入需要查询的用户名或者身份证号码 3 ，查询功能进入后台执行。如果某个网易控不能接受查询命令，则执行其他事 件流a 1 。 4 ，页面显示“请等待，正在查询”字样。 4 ，查询结果返回，并存储在网站查询日志中。 5 ，此次操作信息加入系统日志。 6 ，使用案例结束。 其他事件流a 1 ：某个网易控不能接受查询命令。 1 ，保存该网易控的m 号和查询的命令。 2 ，此次操作信息加入系统日志。 2 ，使用案例结束。 事后条件； 1 ，网易控的m 号和没有执行的查询命令已经被存储。 2 ，查询的结果返同已经存储在查询日志中。 8 ) 网站布防 简要说明：某些网站已经被列为重点监测对象，但是为了抓获犯罪嫌疑人，并没有对 网站进行查封；但是如果有人访问该类网站，公安机关应该在第一时间做出反应。 前提条件； 1 管理人员拥有监控中心的管理员权限。 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的刚站布防功能，使用案例开始。 2 3 2 ，系统有三个选项供管理员选择： 新增布控选项 删除布控选项 3 ，选择“新增布控选项”，添加布控项，转入5 。 4 ，选择。删除布控选项”，删除布控项，转入5 。 5 ，保存布控选项设置。 6 ，新设置的布控列表逐个网易控下发。如果某个网易控下发失败转入其 他事件流a 1 。 7 ，操作成功信息加入系统日志。 8 ，使用案例结束。 其他事件流a 1 ：布控列表下发网易控失败 1 ，保存该网易控的m 号和下发网易控失败的消息。 2 ，此次操作失败信息加入系统日志。 3 ，使用案例结束。 事后条件： 系统中已经保存下发布控列表失败的 网易控i d 号。 9 )上机用户资料录入 简要说明：当终端用户上网时，经营者可以输入姓名，身份证号，时问，还有上机所 用的机器号码。 前提条件： 1 ，具有网易控的管理员权限。 主事件流： 1 ，打开网易控的该功能选项，使用案例开始。 2 ，按照上网卡所标记的内容，输入姓名，身份证号码，还有上机所用的机器号码。 3 ，存储数据。 4 ，用户开始上网。 5 ，使用案例结束。 事后条件：无 1 0 ) 监控中心登陆 简要说明：公安机关的管理人员登陆监控中心，才可以拥有监控中心的管理 2 4 员权限。 前提条件：无 主事件流： 1 ，管理人员在浏览器窗口输入监控中心i f 域名，使用案例开始。 2 ，出现欢迎界面，提示输入用户名和密码以及登陆和取消按钮。 3 ，用户输入用户名和密码并按登陆按钮。 4 ，如果用户名和密码匹配，进入系统。如果没有此用户名，则执行其他事件流a 1 。 如果用户名存在，但是密码不对，则执行其他事件流a 2 。 5 ，此次操作信息加入系统日志。 6 ，使用案例结束。 其他事件流a 1 ：输入用户名不存在 1 ，返回一个显示“该用户名不存在”的提示，并提供一个返回上页的按钮。 2 ，等待一个固定的时间之后返回主事件流2 。 3 ，此次操作信息加入系统日志。 4 ，使用案例结束。 其他事件流a 2 ：输入用户名和密码不匹配 1 ，返回一个显示“该用户名和密码不匹配”的提示，并提供一个返回上页的按钮。 2 ，等待一个固定的时间之后返回主事件流2 。 3 ，此次操作信息加入系统日志。 4 ，使用案例结束。 事后条件：用户具有监控中心的管理员权限。 1 1 )管理人员向终端用户发消息 简单说明：监控中心的管理人员可以利用该功能向某一个正在上网的终端用户发 送警告信息。这个警告信息同时会存储在网易控里面。 前提条件： 1 ，该网吧的网易控工作正常。 2 ，监控中心的管理人员具有管理员权限。 主事件流： 1 ，管理人员打开监控中心的该项功能，使用案例开始。 2 ，撰写将要发送的消息。 2 5 3 ，消息发送。 4 ，消息发送至网易控成功。如果不成功，则执行其他事件流a 1 。 5 ，此项操作记入系统日志。 6 ，网易控将消息发送至网民所在机器。 7 ，在该网吧的对应机器上，弹出一个窗口。显示消息。 8 ，使用案例结束。 其他事件流a 1 ；消息发送至网易控失败 1 ，记录此次操作失败到系统日志。 2 ，消息丢弃。 3 ，使用案例结束。 事后条件：无 1 2 ) 添加网易控 简要说明：一家网吧新增网易控设备，要求接受公安机关的统一管理，把新增的 网易控加入我们这个系统，接收系统的管理。 前提条件： 1 ，管理人员已经进入系统，具有监控中心的管理员权限。 2 ，将要接受管理网吧的 网易控必须处于开机状态，管理人员已经知道该网易 控的基本信息( m 网吧名称，地理位置，网吧老板信息，出厂m 号码) 主事件流： 1 ，管理人员选择系统中添加网易控的功能选项，开始使用案例。 2 ，管理人员输入网易控的i p 地址。 3 ，监控中心测试该伊所代表的网易控是否可用。如果不可用，则执行其他 事件流a 1 。 3 ，输入该网易控的基本信息( 安装网易控的机构名称，地理位置，经营者 信息，出厂m 号码) 。 4 ，监控中心与网易控互相认证。如果认证不通过，则执行其他事件流a 2 。 5 ，该网易控加入本系统，接收系统管理。 6 ，此次操作信息加入系统日志。 7 ，使用案例结束。 其他事件流a l ：i p 所代表的网易控不可用 2 6 1 ，返回一个比较具体的提示信息和返回上级页面的按钮。提示信息如“网络不可达” 或者“网络超时”。 2 ，此次操作信息