項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)報(bào)告樣本

哈爾濱工程大學(xué)信息安全研究中心項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)報(bào)告編號(hào)：HEUISRC-RDT-014版本：1.1密級(jí)：編寫(xiě)：呂敬輝-郝建波-賀婷日期：檢查：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：版本日期作者修訂要點(diǎn)1.0-楊武文獻(xiàn)建立1.1-楊武內(nèi)容及文檔構(gòu)造修訂目錄目錄 I一、引言 11.1編寫(xiě)目 11.2項(xiàng)目背景 11.3術(shù)語(yǔ) 11.4參照資料 1二、任務(wù)概述 12.1系統(tǒng)描述 12.2開(kāi)發(fā)與運(yùn)營(yíng)環(huán)境 12.2.1開(kāi)發(fā)環(huán)境配備 12.2.2運(yùn)營(yíng)環(huán)境配備 1 22.3需求概述 22.4條件與限制 2三、總體設(shè)計(jì) 23.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 23.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造 23.3實(shí)現(xiàn)框架與解決流程 23.4構(gòu)造模塊設(shè)計(jì) 33.5功能需求與程序模塊關(guān)系 43.6尚未解決問(wèn)題 4四、接口設(shè)計(jì) 44.1外部接口 44.2內(nèi)部接口 4五、數(shù)據(jù)構(gòu)造設(shè)計(jì) 55.1邏輯構(gòu)造設(shè)計(jì) 55.2物理構(gòu)造設(shè)計(jì) 65.3數(shù)據(jù)構(gòu)造與程序代碼關(guān)系 6六、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 6七、顧客界面設(shè)計(jì) 7八、出錯(cuò)解決設(shè)計(jì) 78.1出錯(cuò)輸出信息 78.2出錯(cuò)解決對(duì)策 7九、安全保密設(shè)計(jì) 89.1數(shù)據(jù)傳播安全性設(shè)計(jì) 89.2應(yīng)用系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì) 89.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性設(shè)計(jì) 8十、維護(hù)設(shè)計(jì) 8一、引言對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流異常檢測(cè)系統(tǒng)整體開(kāi)發(fā)進(jìn)行概要設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)編程提供基本支持。項(xiàng)目名稱網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流異常檢測(cè)，該項(xiàng)目重要對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)浮現(xiàn)大流量變化，特別對(duì)syn、fin、ping、端口和主機(jī)不可達(dá)事件進(jìn)行異常檢測(cè)并報(bào)警。縮寫(xiě)、術(shù)語(yǔ)解釋libPcap捕包庫(kù)函數(shù)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)C++builder界面編程O(píng)DBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口原則adsystem服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)名Newadsystem本地綁定遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源變量二、任務(wù)概述后臺(tái)：1）本系統(tǒng)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)出入口數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，記錄出TCP、UDP、ICMP等合同以及TCP-SYN事件、TCP-FIN事件、ICMP_PING事件、ICMP_3.1事件（主機(jī)不可達(dá)事件）、ICMP_3.3事件（端口不可達(dá)事件）包數(shù)量。2）通過(guò)異常檢測(cè)算法，對(duì)這些記錄數(shù)量進(jìn)行異常檢測(cè)。依照記錄成果用自回歸模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)某時(shí)刻數(shù)據(jù)流和預(yù)測(cè)成果不同步觸發(fā)報(bào)警事件。數(shù)據(jù)庫(kù)：將記錄量、異常信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中前臺(tái)：1）進(jìn)行通訊：發(fā)送給后臺(tái)登錄、檢測(cè)、關(guān)閉標(biāo)記；接受后臺(tái)數(shù)據(jù)，涉及登錄標(biāo)記、流量包記錄數(shù)及異常報(bào)警標(biāo)記。2）對(duì)數(shù)據(jù)解析之后，對(duì)顧客不同類(lèi)型檢測(cè)規(guī)定進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線描繪；3）對(duì)異常事件進(jìn)行報(bào)警4）對(duì)歷史流量及異常信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)C++builder、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種端口掃描機(jī)器2.2.1開(kāi)發(fā)環(huán)境配備類(lèi)別原則配備最低配備計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)軟件Linux、Windows操作系統(tǒng)、mysql數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具、c++builder前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具網(wǎng)絡(luò)通信ODBC其他2.2.2運(yùn)營(yíng)環(huán)境配備類(lèi)別原則配備最低配備計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)軟件Linux、Windows操作系統(tǒng)、mysql數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具網(wǎng)絡(luò)通信ODBC其他計(jì)算機(jī)軟件：Linux、Windows操作系統(tǒng)、mysql數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具網(wǎng)絡(luò)通信：ODBC顧客登錄：顧客輸入服務(wù)器地址、顧客名、密碼訪問(wèn)，驗(yàn)證顧客權(quán)限與否對(duì)的顧客其她操作：顧客其她操作需要并行進(jìn)行。涉及四個(gè)某些，簡(jiǎn)介如下：1、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)曲線描繪：配備信息，顧客可自己配備流量記錄時(shí)間間隔，依照不同流量類(lèi)型，設(shè)立曲線圖數(shù)據(jù)顯示高度，同步可設(shè)立曲線圖顯示寬度（輔助設(shè)計(jì)）；對(duì)于各項(xiàng)值，需要提供默認(rèn)值，特別數(shù)據(jù)顯示高度，需依照以往數(shù)據(jù)流量值給出一種不同類(lèi)型合同或事件參照值；完畢信息配備，啟動(dòng)檢測(cè)，則在設(shè)立時(shí)間間隔內(nèi)開(kāi)始描點(diǎn)；曲線描繪：曲線為動(dòng)態(tài)波動(dòng)、有規(guī)律進(jìn)行。2、異常檢測(cè)：當(dāng)后臺(tái)檢測(cè)到異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)提示。3、歷史流量數(shù)據(jù)查詢：顧客可依照合同/事件類(lèi)型及檢測(cè)時(shí)間范疇完畢歷史流量查詢。4、異常流量信息查詢：顧客可依照合同/事件類(lèi)型及檢測(cè)時(shí)間范疇完畢異常流量信息查詢。三、總體設(shè)計(jì)在linux環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)后臺(tái)編程，用libcap庫(kù)函數(shù)進(jìn)行抓包，并對(duì)包進(jìn)行分析，記錄出TCP、UDP、ICMP等合同以及TCP-SYN事件、TCP-FIN事件、ICMP_PING事件、ICMP_3.1事件（主機(jī)不可達(dá)事件）、ICMP_3.3事件（端口不可達(dá)事件）包數(shù)量。記錄完畢后將數(shù)據(jù)傳遞給異常檢測(cè)算法和數(shù)據(jù)庫(kù)，異常檢測(cè)算法依照初始記錄正常數(shù)據(jù)包數(shù)量對(duì)后來(lái)到達(dá)數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，浮現(xiàn)異常時(shí)調(diào)用socket函數(shù)傳遞給前臺(tái)一種異常信號(hào)，c++building來(lái)進(jìn)行異常報(bào)警。此外pcap記錄包數(shù)量也要傳遞給前臺(tái)來(lái)建立一種正常流量模型。其中向前臺(tái)傳遞正常數(shù)據(jù)和異常信息分別用一種分線程，尚有一種分線程用來(lái)接受前臺(tái)命令。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造如圖3.1所示：圖3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造圖1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程如圖3.2所示：圖3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖2、前臺(tái)業(yè)務(wù)流程如圖3.3所示：圖3.3前臺(tái)業(yè)務(wù)流程圖構(gòu)造模塊如圖3.4所示：圖3.4系統(tǒng)構(gòu)造模塊模塊一覽表模塊名稱標(biāo)記符模塊功能模塊性能規(guī)定登錄模塊Login與后臺(tái)進(jìn)行連接通訊；判斷字符與否合法；判斷登錄，登錄成功，啟動(dòng)主線程?？梢约皶r(shí)返回顧客登錄信息，提供登錄或重登錄信息。顧客操作模塊Configuration對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作：保存配備信息，提供檢測(cè)啟動(dòng)標(biāo)記；查看歷史流量信息；查看異常流量信息。能迅速對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，返回顧客查詢信息多線程模塊TCommunicationThread接受后臺(tái)數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)類(lèi)型，解析數(shù)據(jù)，啟動(dòng)曲線描繪函數(shù)及異常警報(bào)線程。當(dāng)顧客進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)及時(shí)、有規(guī)律描繪出曲線數(shù)據(jù)包捕獲PCAP在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流里捕獲數(shù)據(jù)包并對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行記錄，提取出有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)TCP、UDP、ICMP等數(shù)據(jù)流量進(jìn)行記錄，檢測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)流量異常。異常檢測(cè)Anomalydetection檢測(cè)異常數(shù)據(jù)流對(duì)不符合捕獲數(shù)據(jù)包正常流量進(jìn)行檢測(cè)并報(bào)警通訊communication進(jìn)行先后臺(tái)通信將記錄得數(shù)據(jù)包數(shù)量直接輸送到前臺(tái)進(jìn)行顯示以及異常檢測(cè)顯示。需求代碼捕包模塊異常檢測(cè)模塊通訊登錄模塊顧客操作模塊前臺(tái)多線程模塊獲取原始數(shù)據(jù)流√異常數(shù)據(jù)檢測(cè)√存儲(chǔ)數(shù)據(jù)√√√查詢數(shù)據(jù)庫(kù)√接受數(shù)據(jù)√√√√發(fā)送數(shù)據(jù)√√√√√顯示成果√√四、接口設(shè)計(jì)4.2.1MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和前臺(tái)c++builder連接1）連接環(huán)節(jié)第一步：使用ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口原則，綁定服務(wù)器adsystem數(shù)據(jù)庫(kù)建立一種數(shù)據(jù)源Newadsystem；第二步：使用Databasesource（一種能和遠(yuǎn)端資料庫(kù)透過(guò)BDE進(jìn)行連結(jié)元件），綁定數(shù)據(jù)源Newadsystem，可以儲(chǔ)存登入資料庫(kù)所需身分認(rèn)證資料，涉及顧客名密碼，保證后來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)操作中，不在需要確認(rèn)；第三步：使用Query數(shù)據(jù)庫(kù)存取元件，綁定Databasesource；第四步：使用Datasource傳遞元件，將Query獲得值傳遞給顯示元件；第五步：使用StringGrid元件，將獲取到數(shù)據(jù)顯示。2）數(shù)據(jù)庫(kù)連接及數(shù)據(jù)存取示意圖如圖4.1所示：圖4.1數(shù)據(jù)庫(kù)連接及數(shù)據(jù)存取示意圖4.2.2MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和后臺(tái)Linux連接重要是調(diào)用API函數(shù)，先用mysql_init初始化一種sql描述符m_sql，再用mysql_real_connect去連接服務(wù)器上mysql，然后用mysql_query對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，其中讀數(shù)據(jù)庫(kù)操作還要mysql_query和mysql_fetch_row來(lái)讀出和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中值。4.2.3后臺(tái)Linux與前臺(tái)界面socket連接套接字有兩套，分別為后臺(tái)作為socket服務(wù)器端前臺(tái)作為socket客戶端和后臺(tái)作為socket客戶端前臺(tái)作為socket服務(wù)器端。也是調(diào)用有關(guān)API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)套接字連接與通信，其中服務(wù)器端先用socket函數(shù)初始化一種socket描述符sock_fd，對(duì)sockaddr_in構(gòu)造體成員變量進(jìn)行賦值，其中sin_family為AF_INET，sin_port=為4005，地址是本地地址，完了后來(lái)用bzero函數(shù)將構(gòu)造體別的空間清零，然后用bind函數(shù)進(jìn)行端口與本地地址綁定，用listen函數(shù)來(lái)監(jiān)聽(tīng)與否用連接，用連接是用accept函數(shù)生成一種連接socket描述符new_fd，用recv函數(shù)來(lái)接受前臺(tái)傳來(lái)數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)構(gòu)造設(shè)計(jì)1）后臺(tái)TCP…typedefstructtcp_node//存儲(chǔ)TCP流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//TCP流量大小structtcp_node*next;//定義指針}tcp_node;tcp_node*head,*tail;//TCP循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructtcpsyn_node//存儲(chǔ)TCPSYN流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//TCPSYN流量大小structtcpsyn_node*next;//定義指針}tcpsyn_node;tcpsyn_node*head,*tail;//TCPSYN循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructtcpfin_node//存儲(chǔ)TCPFIN流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//TCPFIN流量大小structtcpfin_node*next;//定義指針}tcpfin_node;tcpfin_node*head,*tail;//TCPFIN循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructudp_node//存儲(chǔ)UDP流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//UDP流量大小structudp_node*next；//定義指針}tcpudp_node;udp_node*head,*tail;//UDP循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructicmp_node//存儲(chǔ)ICMP流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{ intvalue；//ICMP流量大小structicmp_node*next;//定義指針}icmp_node;icmp_node*head,*tail;//ICMP循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructicmpping_node//存儲(chǔ)ICMPPING流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//ICMPPING流量大小structicmpping_node*next;//定義指針}icmpping_node;icmpping_node*head,*tail;//ICMPPING循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructicmp31_node//存儲(chǔ)ICMP31流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//ICMP31流量大小structicmp31_node*next;//定義指針}icmp31_node;Icmp31_node*head,*tail;//ICMP31循環(huán)鏈表頭尾指針typedefstructicmp33_node//存儲(chǔ)ICMP33流量循環(huán)鏈表，構(gòu)造體初始化{intvalue；//ICMP33流量大小structicmp33_node*next;//定義指針}icmp33_node;Icmp33_node*head,*tail;//ICMP33循環(huán)鏈表頭尾指針2）前臺(tái)實(shí)現(xiàn)登錄功能，創(chuàng)立類(lèi)函數(shù)，重要完畢顧客登錄及通訊。classTLoginForm：publicTForm{__published: ···系統(tǒng)自定義控件private: //Userdeclarationspublic: //Userdeclarations__fastcallTLoginForm(TComponent*Owner)；//登錄表單構(gòu)造函數(shù)AnsiStringJudgement(AnsiStringEditContent)；//非法字符判斷函數(shù)AnsiStringGetLLtime；//保存獲取到系統(tǒng)時(shí)間變量AnsiStringServiesAddress；//保存服務(wù)器地址變量};實(shí)現(xiàn)流量檢測(cè)，涉及異常流量報(bào)警，正常流量曲線模型繪制；實(shí)現(xiàn)歷史流量及異常流量歷史數(shù)據(jù)查詢操作，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行取操作。classTConfigurationForm：publicTForm{__published: ···//聲明系統(tǒng)控件及辦法函數(shù)private: //Userdeclarationspublic: //Userdeclarations__fastcallTConfigurationForm(TComponent*Owner);//配備窗口構(gòu)造函數(shù)int__fastcallconnect_database1(AnsiStringIp)；//Socket通訊函數(shù)AnsiStringPotocolType；//記錄時(shí)間間隔值intwWidth；//坐標(biāo)寬度變量intWHight；//坐標(biāo)高度變量voidDrawDot(intDotValue,intcount)；//描繪曲線函數(shù)函數(shù)intTCtime； //保存配備信息時(shí)間差intSummitMessage；//保存配備完畢標(biāo)記符voidCheckHistoryDatabass()；//歷史流量數(shù)據(jù)庫(kù)查詢函數(shù)AnsiStringHistoryType；//所需查詢歷史流量類(lèi)型intSumCount；//記錄從歷史流量表查詢到記錄數(shù)intAERecordCount；//記錄從異常流量數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取到記錄數(shù)intsock_fd，numbytes； //通訊端口使用全局變量charrecvbuf[100]； //接受后臺(tái)數(shù)據(jù)charsendbuf[100]； //發(fā)送數(shù)據(jù)charcommand[20]； //發(fā)送關(guān)閉值};主線程類(lèi)函數(shù)，用于保持接受后臺(tái)數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，曲線繪制函數(shù)調(diào)用及異常報(bào)警線程調(diào)用。classTCommunication：publicTThread{private:protected:void__fastcallExecute(void)；//線程執(zhí)行辦法函數(shù)//intCommunicationSelect;public:__fastcallTCommunication()；//線程構(gòu)造函數(shù)AnsiString__fastcallConnect()；//連接函數(shù)};從線程類(lèi)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)異常報(bào)警。classTWarningThread：publicTThread{private:protected:void__fastcallExecute(void)；//報(bào)警線程執(zhí)行辦法函數(shù)public:__fastcallTWarningThread()；//報(bào)警線程構(gòu)造函數(shù)//AnsiStringTempMessage;};structether_headerstructin_addrstructarp_headerstructip_headerstructudp_headerstructtcp_headerstructicmp_headerstructLinklistclassTLoginFormclassTConfigurationFormclassTCommunicationclassTWarningThread六、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)a_yichang（對(duì)異常時(shí)間段內(nèi)異常包信息進(jìn)行記錄）。其中Yprotocol表達(dá)包浮現(xiàn)異常合同類(lèi)型，Yevent表達(dá)包浮現(xiàn)異常事件類(lèi)型，Ytime表達(dá)記錄異常事件發(fā)生時(shí)間，Ynumber表達(dá)異常事件尚有此類(lèi)型事件個(gè)數(shù)。表6.2異常信息表（a_yichang）字段含義字段名稱數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)度空備注IDIDInt11否主鍵，自增合同類(lèi)型YprotocolVarchar10時(shí)間類(lèi)型YeventVarchar10檢測(cè)時(shí)間YtimeDatatime異常包個(gè)數(shù)YnumberInt10a_liuliang（對(duì)包中tcp等合同流量以及tcp-syn等事件流量進(jìn)行記錄）。其中Ltcp表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲tcp合同包數(shù)量，Ludp表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲udp合同包數(shù)量，Licmp表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲icmp合同包數(shù)量，Lsyn表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲具有syn事件包數(shù)量，Lfin表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲具有fin事件包數(shù)量，Lping表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲具有ping事件包數(shù)量，Lzhu表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲具有主機(jī)不可達(dá)事件包數(shù)量，Lduan表達(dá)單位時(shí)間內(nèi)捕獲具有端口不可達(dá)事件包數(shù)量。表6.1流量表（a_liuliang）字段含義字段名稱數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)度空備注IDIDInt11否主鍵，自增Tcp包數(shù)量LtcpInt10Udp包數(shù)量LudpInt10Icmp包數(shù)量LicmpInt10Syn包數(shù)量LsynInt10Fin包數(shù)量LfinInt10Ping包數(shù)量LpingInt10Icmp_3.1包數(shù)量LzhuInt10Icmp_3.2包數(shù)量LduanInt10檢測(cè)時(shí)間LtimeDatatimea_con