無紙化考試系統(tǒng)的模式通常有單機版模式、C/S模式和B/S模式三種，無認哪種模式均要有客戶端，而考生必須在客戶端上完成其考試內(nèi)容。目前USB存儲設備特別是U盤的存儲容量大、存取速度快、體積小、價格低廉，普及程度也越來越高，在考試中使用U盤作弊現(xiàn)象時有發(fā)生。由于考生在考試過程中使用U盤的隱蔽性極高，監(jiān)考老師很難發(fā)現(xiàn)。目前大多數(shù)考試系統(tǒng)的客戶端并沒有對USB端口進行管理的功能。“網(wǎng)絡考試客戶端USB端口監(jiān)視系統(tǒng)”（后文簡稱系統(tǒng)）就是實現(xiàn)在考試過程對考試客戶端的USB端口進行全程監(jiān)視，一旦客戶端有USB設備接入，系統(tǒng)即刻鎖屏、封鎖鍵盤，發(fā)出使用USB設備的提示警告。本系統(tǒng)經(jīng)過我校進行的“試點高校網(wǎng)絡教育部分基礎課程統(tǒng)一考試”多次使用實驗表明，該系統(tǒng)在考試過程中能有效地監(jiān)控USB端口，杜絕了考生使用U盤的現(xiàn)象，從而保證考試的公正、公平和權威性。
1 系統(tǒng)功能要求
(1)系統(tǒng)要能識別從計算機任何一個USB端口接入的移動存儲設備，如U盤等設備。對于非存儲類的USB設備，如：USB接口的打印機、掃描儀等，不能誤判作移動存儲設備。
(2)鎖屏。一旦有U盤接入，系統(tǒng)能立即響應，并做出相應的處理。用一個無標題、無邊框、無關閉按鈕、最大化顯示的窗體覆蓋在所有窗體和任務欄的前面實現(xiàn)鎖屏。
(3)封鎖鍵盤。封鎖鍵盤就是使用戶鍵盤上的鍵失效,尤其是一些特殊功能組合鍵,如：Ctrl-Alt-Delete、Alt-Tab、Alt-Esc、Alt-F4、Windows-Key。
(4)關閉任務欄和開始菜單。
(5)封鎖狀態(tài)解鎖。系統(tǒng)有提供給系統(tǒng)管理員或監(jiān)考人員解鎖的功能，解鎖時要輸入特定的解鎖密碼。
(6)解鎖密碼管理功能。系統(tǒng)提供由系統(tǒng)管理員使用的密碼維護、修改、重置和忘記密碼的處理功能。
2 系統(tǒng)總體設計
2.1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由USB端口監(jiān)視系統(tǒng)和密碼維護系統(tǒng)兩部分組成。其組成結(jié)構如圖1所示。
2.2 USB端口實時監(jiān)視系統(tǒng)組成結(jié)構
USB端口實時監(jiān)視系統(tǒng)由核心模塊、USB端口監(jiān)視模塊、屏幕、鍵盤加鎖模塊、鍵盤解鎖模塊、記錄/讀取系統(tǒng)USB使用狀態(tài)模塊、密碼解鎖處理模塊和重啟處理模塊組成。其組織結(jié)構如圖2所示。
2.3 密碼維護系統(tǒng)組成結(jié)構
密碼維護系統(tǒng)由密碼修改和使用初始密碼兩部分組成。如圖3所示。
密碼修改提供給管理員修改維護解鎖密碼。遺忘解鎖密碼時，先使用初始密碼功能將解鎖密碼設置為初始密碼，然后再修改成指定密碼。
該系統(tǒng)為一個相對獨立的子系統(tǒng)，由系統(tǒng)管理員掌管使用。
3 USB端口監(jiān)視系統(tǒng)設計
為了不和考試系統(tǒng)爭搶資源，系統(tǒng)被設計成后臺運行方式，以中斷方式獲取機器USB端口狀態(tài)變化。采用進程保護技術進行系統(tǒng)自我保護，使系統(tǒng)在運行時不被考生強行終止，提高了系統(tǒng)的安全性。當考生在考試過程中插入U盤時，系統(tǒng)自動彈出鎖屏窗體，并在窗體中顯示考生已使用U盤的提示信息。鎖住鍵盤，記錄U盤的狀態(tài)信息，即使考生撥掉U盤，系統(tǒng)自鎖也不撤消。若考生用RESET開關強行重啟機器或強行關機后再開機，當Windows系統(tǒng)啟動完成后，系統(tǒng)仍然處于自鎖狀態(tài)。只有當監(jiān)考老師用解鎖命令和解鎖密碼解鎖后，系統(tǒng)才恢復到正常狀態(tài)。
3.1 USB端口監(jiān)視模塊設計
USB端口監(jiān)視模塊是系統(tǒng)的核心模塊之一，也是系統(tǒng)的重要模塊。設計流程如圖4所示。
系統(tǒng)運行后，模塊即進入工作狀態(tài)，為了盡量少占用系統(tǒng)資源，模塊以中斷方式獲取機器USB端口狀態(tài)變化，一旦發(fā)現(xiàn)端口接入USB移動存儲設備隨即進行處理。
當發(fā)現(xiàn)端口有USB設備接入后，隨即讀取此設備的設備類型特征碼。根據(jù)其設備類型特征碼判斷此設備是否是USB移動存儲設備。如果是移動存儲設備，則調(diào)用其后續(xù)模塊。否則，不做處理。
3.2 鎖屏設計
鎖屏模塊是使系統(tǒng)呈現(xiàn)在考生面前的模塊。設計流程如圖5所示。
模塊被調(diào)用后，首先隱藏任務欄，關閉開始菜單，然后以白色、無邊框、無標題欄、無關窗體控制按鈕的窗體形式顯示在所有窗體的最前面,遮蓋住Windows的任務欄,并在窗體中央顯示“正在使用USB設備... 系統(tǒng)自鎖。請與監(jiān)考老師聯(lián)系”字樣，提示考生由于插入了U盤從而系統(tǒng)自鎖了。
3.3 鎖鍵盤設計
鎖鍵盤模塊的執(zhí)行結(jié)果呈現(xiàn)在考生面前的是鍵盤處于失效。本模塊被調(diào)用后，將封鎖鍵盤上的所有字母鍵、功能鍵和組合鍵，唯一開放的鍵是F12鍵，是輸入解鎖密碼的入口鍵。
其功能是：
(1)封鎖鍵盤上的所有單鍵，只留F12鍵。
(2)封鎖Ctrl-Alt-Delete組合鍵，禁止打開Windows任務管理器。
(3)封鎖Windows-Key(微軟鍵)，禁止打開開始菜單。
(4)封鎖Alt-F4組合鍵，禁止用此鍵關閉本程序。
(5)封鎖Alt-Tab、Alt-Esc組合鍵，禁止切換任務窗體。
在封鎖鍵盤模塊設計中使用到了鉤子(Hook)技術。系統(tǒng)使用鍵盤鉤子截獲鍵盤消息，在鉤子函數(shù)中判斷鍵盤消息中的鍵是否需要屏蔽鍵，如果需要屏蔽鍵，則不將此消息發(fā)送到窗體，從而達到屏蔽鍵盤的目的。由于系統(tǒng)需要屏蔽的鍵中有Windows-Key，而使用普通的鍵盤鉤子不能捕捉到Windows-Key鍵。所以系統(tǒng)使用了底層鍵盤鉤子，即全局鍵盤鉤子。
安裝鍵盤鉤子：
[DllImport("user32", EntryPoint = "SetWindowsHookExA", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, ExactSpelling = true)]
public static extern int SetWindowsHookEx(int idHook, // 鉤子的類型，即其處理的消息類型。
GlobalKeyboardProcDelegate lpfn, // 如果dwThreadId參數(shù)為0 或是一個由別的進程創(chuàng)建的線程的標識，lpfn必須指向DLL中的鉤子子程。
int hMod, // 應用程序?qū)嵗木浔?。標識包含lpfn所指的子程的DLL。
int dwThreadId);
其中：GlobalKeyboardProcDelegate是處理鍵盤鉤子截獲的鍵盤消息的代理函數(shù)。設計如下：
public int GlobalKeyboardProc(int nCode, int wParam, ref KBDLLHOOKSTRUCT lParam)
{
bool keyEven = false;
switch (wParam)
{
case WM_KEYDOWN:
case WM_KEYUP:
case WM_SYSKEYDOWN:
case WM_SYSKEYUP:
keyEven = (((lParam.vkCode == 0x09) && (lParam.
flags == 0x20)) | // Alt+Tab
((lParam.vkCode == 0x1B) && (lParam.flags ==
0x20)) | // Alt+Esc
((lParam.vkCode == 0x1B) && (lParam.flags ==
0x00)) | // Ctrl+Esc
((lParam.vkCode == 0x5B) && (lParam.flags ==
0x01)) | // Left Windows Key
((lParam.vkCode == 0x5C) && (lParam.flags ==
0x01)) | // Right Windows Key
((lParam.vkCode == 0x73) && (lParam.flags ==
0x20)) | // Alt+F4
);
break;
}
if (keyEven == true)
{
return 1;
}
else
{
return CallNextHookEx(0, nCode, wParam, ref lParam);
}
}
卸載鍵盤鉤子：
[DllImport("user32", EntryPoint = "UnhookWindowsHookEx", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, ExactSpelling = true)]
public static extern int UnhookWindowsHookEx(int hHook);
轉(zhuǎn)到下一個鉤子：
[DllImport("user32",EntryPoint="CallNextHookEx", CharSet=
CharSet.Ansi, SetLastError=true,ExactSpelling= true)]
public static extern int CallNextHookEx(int hHook, int nCode, int wParam, ref KBDLLHOOKSTRUCT lParam);
4 系統(tǒng)自身保護及運行
由于考生在考試過程中的作弊現(xiàn)象時有發(fā)生，因此監(jiān)考和作弊考生是一對不可避免的矛盾，相互存在著一
定斗智斗勇現(xiàn)象。系統(tǒng)在一定程度上也充當了監(jiān)考的角色，因此它就需要具有一定的自身保護能力，而不被考生終止運行。系統(tǒng)采用如下幾種保護：
(1)用戶終止保護
系統(tǒng)被設計成一個后臺運行系統(tǒng)，運行后不顯示任何窗體，只在系統(tǒng)的托盤中顯示一個圖標，而且不提供右擊彈出菜單和雙擊顯示主程序窗體的功能。從而使考生不能直接終止本程序，實現(xiàn)終止保護。
(2)進程保護
采用了進程保護技術，使得在Windows的任務管理器中無法終止本進程。防止考生在使用U盤前先終止本進程。
(3)卸載保護
系統(tǒng)在第一次運行時會自動在添加/刪除程序列表中找到自己的列表項，并將其隱藏起來，這樣本系統(tǒng)就無法從Windows中卸載。
系統(tǒng)目前已經(jīng)運行在本校進行的“試點高校網(wǎng)絡教育部分基礎課程統(tǒng)一考試”的客戶端上，取得了良好的效果。該系統(tǒng)不但能運行在網(wǎng)絡考試客戶端上，也可以運行于各種無紙化考試系統(tǒng)的客戶端上。系統(tǒng)目前還有一些不足之處需要改進，如目前只是單機版，過程狀態(tài)數(shù)據(jù)沒有記錄，不利于監(jiān)考老師的集中管理，還有待于升級成網(wǎng)絡版。
參考文獻
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下載文檔
