【文章內(nèi)容簡介】 主流文檔編輯軟件的密碼保護功能，相應(yīng)的破解工具可以輕易的獲得。比如 Passware Password Recovery Kit 等。從安全功能上來說，現(xiàn)有編輯軟件所提供的安全功能簡單，一般都是通過對稱加密實現(xiàn)文檔的保密性，而且通過用戶對密鑰的記憶實現(xiàn)所謂的訪問控制。即使實現(xiàn)了部分權(quán)限管理功能的最新版本的 MS OfficeWord，其權(quán)限管理功能也十分容易破解。但是針對 WORD、 PDF等格式的文檔，已經(jīng)存在了許多專業(yè)的文檔加密工具，通過這些工具我們可以實現(xiàn)比較有效的文檔保護。 AutoCAD 自帶安全功能分析 AutoCAD 自帶的安全功能主要包括以下幾種方式： (1) 自帶口令安全 —— AutoCAD 自帶的口令安全選項和 Word 口令安全選項大體相同，通過市面上存在的一些針對 Word 的破解軟件，我們不難發(fā)現(xiàn)想做出針對 AutoCAD 的破解軟件并不是十分困難。 (2) 電子傳遞 —— 電子傳遞功能讓用戶可以把當前的圖形和相關(guān)的文件打包到一個單獨的傳選集中，它可以幫助用戶將圖形文件打包，以 加密的形式在 互聯(lián)網(wǎng)上傳送。 (3) Autodesk Streamline—— Autodesk Streamline 為工程提供了一種易于使用的宿主環(huán)境，它可以幫助用戶安全地共享設(shè)計和工程數(shù)據(jù)、更有效地進行協(xié)作并改善整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的業(yè)務(wù)流程。通過以下三種方式為用戶的設(shè)計數(shù)據(jù)提供安全保護：驗證、訪問控制和加密 [3]。 開發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀分析 通過對市面上流通的一些相關(guān)加密軟件進行分析，不難發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)軟件所使用的保護措施主要通過以下幾種形式。 (1) 權(quán)限控制 —— 通過限制用戶的一些操作來實現(xiàn)文檔的保護，這樣難免在使用軟件的過程中帶來一定的不便，而且破解方法也比較多。 (2) 密碼控制 —— 通過設(shè)定密碼來保護文檔，市面上存在很多密碼破解程序，通過這些軟件，可以在很短的時間內(nèi)破解由數(shù)字、字母構(gòu)成的密碼。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 (3) 禁止網(wǎng)絡(luò)，部分硬件的使用 —— 同樣，給用戶帶來很大的不便。 由于 CAD 圖是一種是矢量圖，同標量 圖相比，要在矢量圖里嵌入信息具有比較大的難度 [5]。對于矢量圖形的一些加密處理技術(shù)還不夠成熟，因此直接對 CAD 文檔進行數(shù)字加密技術(shù)應(yīng)用的比較少 [6]。 本文研究的主要內(nèi)容 本文主要研究 如何通過使用一些比較行之有效的方法，對 CAD 文檔進行一系列的保護工作，包括權(quán)限管理，文檔置亂，篡改提醒，信息隱藏等 我的工作 的重點在于如何 對文檔中的圖形，文字等實體要素進行處理，通過一些加密手段，使圖紙信息可以得到保密。同時還不應(yīng)該破壞文檔本身的內(nèi)容，通過解密操作，可以使文檔得以還原。 本文主要針對以下內(nèi)容進行了研究： (1) 用戶 監(jiān)控模塊的設(shè)計與實現(xiàn)； (2) 文檔置亂以及還原模塊的設(shè)計與實現(xiàn)； (3) 置亂算法的研究分析； (4) 程序與 AutoCAD 軟件的兼容。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2章 系統(tǒng) 需求分析 和整體 框架 主要開發(fā)內(nèi)容 由于 CAD 文檔的重要性，針對 CAD 文檔的一些泄密事件也層出不窮。雖然已經(jīng)有了一些加密軟件，但是總體效果并不是十分理想，破解方法比比皆是。我們系統(tǒng)的整體開發(fā)內(nèi)容就是開發(fā)出一個全面，有效的針對 CAD 文檔的保護系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)，用戶可以比較方便地對 CAD 文檔進行保護工作，同時也不會影響到平時的工作。 針對 CAD 文檔的保護方法，我們的系統(tǒng)主要可以分為下面幾個主 要模塊，見圖 21。 文 檔 保護 系 統(tǒng)權(quán) 限 控 制 信 息 隱 藏 篡 改 提 醒 文 檔 置 亂 安 全 日 志 圖 21 系統(tǒng)整體模塊 其中權(quán)限控制模塊就是通過控制用戶的權(quán)限來保護文檔。 信息隱藏是在對一些重要信息進行加密隱藏。 篡改提醒通過對文檔內(nèi)部實體元素進行一種不可逆的映射，通過比較映射關(guān)系，可以很有效的文檔是否被他人惡意修改。 本人所負責的模塊為文檔置亂模塊。 這個模塊需要實現(xiàn)的主要功能就是在文檔保存的時候，對其內(nèi)部的圖形實體元素，文字標注等信息進行一種可逆的轉(zhuǎn)化。用戶只有在特定的環(huán)境下，才可以對文檔解密成功。這樣就可以使這個文 檔在脫離了特定環(huán)境時，不會將信息泄露。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 需求分析 由于項目的分工，我對其他模塊的了解并不是十分深入。接下來，我就僅對我所負責的模塊進行分析。 文檔置亂模塊根據(jù)自身的功能還可以分為幾個小模塊，主要包括：用戶監(jiān)視模塊，文檔轉(zhuǎn)換模塊，實體置亂模塊（根據(jù)各種實體的不同，還可以進一步細化），信息加密模塊，文檔恢復模塊。 我們力求令整個系統(tǒng)的工作對用戶都是透明的，用戶在使用軟件的過程中，甚至感受不到文件正在被加密解密。本模塊主要在用戶關(guān)閉，打開文件的時候進行工作。 用戶監(jiān)控模塊功能需求 本系統(tǒng)需要作為一個插 件嵌入到 AutoCAD 軟件中，在用戶進行關(guān)閉，另存為，打開等操作的時候，調(diào)用整個文檔置亂模塊。通過本模塊，系統(tǒng)可以捕捉到用戶 的操作，在進行相應(yīng)操作的時候系統(tǒng)進行相應(yīng)的 處理。 文檔轉(zhuǎn)換模塊功能需求 我們的系統(tǒng)是建立在 DXF 格式文件的基礎(chǔ)上的。 AutoCAD 文件是以DWG 格式進行儲存，通過對 DWG 文件的研究，我們發(fā)現(xiàn) Autodesk 公司對DWG 文件進行了很好的保護。我們從 DWG 文件中得到的僅僅是很緊湊的二進制代碼，如果直接對這些二進制代碼進行加密的話，需要非常大工作量的計算，這是用戶所無法忍受的。 這個模塊提供了一個將 DWG 格式文件與 DXF 格式文件之間的相互轉(zhuǎn)換。 AutoCAD 軟件產(chǎn)生的圖紙文件是 DWG 格式， DXF 是一種開放標準的矢量圖形文件，我們的系統(tǒng)通過對 DXF 文檔進行相應(yīng)操作，然后轉(zhuǎn)換成 DWG格式文件。 實體置亂模塊功能需求 CAD 圖紙是由各種實體元素構(gòu)成的，例如點、線段、各種圖形、文字標注等。這個模塊的功能就是針對各種不同的元素，進行不同的可逆的置亂操作。并將置亂過程中所用到的輔助信息存儲起來。具體功能主要包括： 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 (1) 點坐標的處理（例如直線的起點，終點） (2) 長度的處理（例如圓的半徑長度） (3) 復雜圖形的處理（例如正多邊形的處理） (4) 標注的處理（包括靜態(tài)標注、動態(tài)標注等） (5) 文字信息的處理 信息加密模塊功能需求 在實體置亂的過程中，將產(chǎn)生許多信息，例如運算用的矩陣。通過這些信息，可以對文檔進行恢復。因此需要在對文檔進行處理后對這些信息進行儲存。這些信息如果以明碼的方式進行儲存，這樣就非常容易被破解，因此我們需要對這些信息進行加密處理。 實體 恢復模塊功能需求 在用戶打開文件的時候，這個文件其實已經(jīng)是經(jīng)過置亂的，如果直接返回給用戶，用戶是沒辦法得到有用的信息的。因此，我們需要在用 戶打開文件的時候，對文檔進行恢復工作。 系統(tǒng)整體框架 本系統(tǒng)致力于保護 CAD 文檔的安全，而 CAD 文檔的安全性問題主要是人為造成的。因此我們的系統(tǒng)通過用戶監(jiān)控模塊來對用戶的行為進行監(jiān)控，然后調(diào)用其它的相關(guān)模塊對 CAD 文檔進行保護工作。用戶監(jiān)控模塊貫穿于整個過程。系統(tǒng)整體框架如圖 22 所示。 用 戶 監(jiān) 控 模 塊用 戶 操 作 （ 保存 等 ）文 檔 轉(zhuǎn) 換 模 塊 文 檔 處 理 模 塊 文 檔 轉(zhuǎn) 換 模 塊進 行 保 存 等 操作 圖 22 系統(tǒng)整體框架 其中用戶監(jiān)控模塊用于對用戶行為進行監(jiān)控，當用戶作出類似于保存，打開，關(guān)閉等操作時，該模塊截斷 AutoCAD 軟件的命令，然后調(diào)用我們的哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 系統(tǒng) 模塊對文檔進行保護。 文檔轉(zhuǎn)換模塊用于將 DWG 文件轉(zhuǎn)換成可供我們處理的 DXF 文件。 文檔處理模塊的主要功能是對安全性較低的文檔進行處理，使其內(nèi)部的實體進行一種可逆性的轉(zhuǎn)換，使文檔信息得到保護。 本章小結(jié) 本章對 我們所開發(fā)的系統(tǒng)，以及本人所負責模塊進行了簡單的介紹。確定了系統(tǒng)的功能需求，使我們對系統(tǒng)的有了比較直觀的了解。然后還給出了系統(tǒng)的一個整體框架，以方便理解我們系統(tǒng)的工作原理。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3章 用戶監(jiān)控模塊的 設(shè)計 與實現(xiàn) 我們所開發(fā)的內(nèi)容包括文檔置亂，篡改提示，數(shù)字印章等模塊，這些模塊都需要面臨著一個共同的問題，在什 么時刻運行我們的程序，如何在這些時刻運行我們的程序。這個問題如果無法解決，那么其他功能都無法有效地實現(xiàn)其作用。因此本模塊是其它模塊正常運行的一個前提，不僅我所負責的模塊需要使用到，其他模塊也將使用到這個模塊的功能。 本模塊所要實現(xiàn)的功能是對用戶的行為進行監(jiān)控，在用戶做出某些操作，比如關(guān)閉文檔，另存為，打開文檔的時候，截獲系統(tǒng)傳遞的消息，并做出相關(guān)操作。 在具體實現(xiàn)方法的選擇上，我們考慮了 2 個方法，一個是使用 Windows鉤子函數(shù)，另一個是 ObjectARX 反應(yīng)器。 Windows 鉤子函數(shù) Windows 的鉤 子函數(shù)可以認為是 Windows 的主要特性之一。利用它們，您可以捕捉您自己進程或其它進程發(fā)生的事件。通過 “ 鉤掛 ” ，您可以給Windows 一個處理或過濾事件的回調(diào)函數(shù)，該函數(shù)也叫做 “ 鉤子函數(shù) ” ，當每次發(fā)生您感興趣的事件時， Windows 都將調(diào)用該函數(shù) [7]。一共有兩種類型的鉤子：局部的和遠程的。 局部鉤子僅鉤掛 你 自己進程的事件。 遠程的鉤子還可以將鉤掛其它進程發(fā)生的事件。遠程的鉤子又有兩種： 基于線程的 —— 它將捕獲其它進程中某一特定線程的事件。簡言之，就是可以用來觀察其它進程中的某一特定線程將發(fā)生的事件。 系統(tǒng) 范圍的 —— 將捕捉系統(tǒng)中所有進程將發(fā)生的事件消息。 安裝鉤子函數(shù)將會影響系統(tǒng)的性能。監(jiān)測 “ 系統(tǒng)范圍事件 ” 的系統(tǒng)鉤子特別明顯。因為系統(tǒng)在處理所有的相關(guān)事件時都將調(diào)用您的鉤子函數(shù)，這樣您的系統(tǒng)將會明顯的減慢。所以應(yīng)謹慎使用，用完后立即卸載。還有，由于您可以預(yù)先截獲其它進程的消息，所以一旦您的鉤子函數(shù)出了問題的話必將影響其它的進程。記住：功能強大也意味著使用時要負責任。 鉤子函數(shù)根據(jù)事件又可以分成以下幾種類型： (1) 鍵盤鉤子和低級鍵盤鉤子可以監(jiān)視各種鍵盤消息。 (2) 鼠標鉤子和低級鼠標鉤子可以監(jiān)視各種鼠標消 息。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 (3) 外殼鉤子可以監(jiān)視各種 Shell 事件消息。比如啟動和關(guān)閉應(yīng)用程序。 (4) 日志鉤子可以記錄從系統(tǒng)消息隊列中取出的各種事件消息。 (5) 窗口過程鉤子監(jiān)視所有從系統(tǒng)消息隊列發(fā)往目 標窗口的消息。 這些鉤子，幾乎可以覆蓋了所有的 Windows 操作。 但是使用鉤子函數(shù)將會面臨許多問題： 系統(tǒng)移植問題 —— 這邊所提到的鉤子函數(shù)，主要指 Windows 鉤子函數(shù)，當我們的系統(tǒng)需要在其他操作系統(tǒng)進行工作的時候，比如在 LINUX 下，那么，我們的系統(tǒng)是否可以工作呢，我們是否需要對鉤子函數(shù)重新進行編寫呢 進程問題 —— 如果我們使用了局部鉤子 ,將需要對 AutoCAD 本身的進程進行修改，嵌入鉤子函數(shù)，這樣無疑難度是比較大的。使用遠程鉤子，將需要建立一個新的進程，對 AutoCAD 進程進行監(jiān)控，那么，如何通過這個進程來控制 AutoCAD 的進程，如何防止用戶通過終止進程來取消監(jiān)控，都將構(gòu)成較大的問題。 技術(shù)問題 —— 由于之前沒有接觸過鉤子函數(shù)，因此需要從頭開始學習，需要多長時間才能掌握這項技術(shù)，這是無法估計的。因此，技術(shù)方面所帶來的風險其實是相當大的。 ObjectARX 反應(yīng)器 ObjectARX 中的 ARX 表示 AutoCAD 的運 行時擴展（ AutoCAD Runtime eXtension ）。 ObjectARX 是 一 個綜 合 的 API （ Application Programming Interface），他包含了將 200 多個類和 3000 多個函數(shù) [8]。 ObjectARX 反應(yīng)器其實也可以算是一種鉤子函數(shù) ,與 Windows 鉤子函數(shù)不同的是 ,他是以類似于插件的形式 ,嵌入到 AutoCAD 程序中 .其所監(jiān)視的事件 ,也是針對一些 AutoCAD 所特有的事件。 經(jīng)常使用到的 ObjectARX 反應(yīng)器主要有以下幾種類型： (1)數(shù)據(jù)庫反應(yīng)器 AcDbDatabaseReactor： 數(shù)據(jù)庫反應(yīng)器監(jiān)視在 AutoCAD數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)的事件，例如添加或去除實體。 (2)AutoCAD 編輯反應(yīng)器 AcDbEditorReactor： 編輯反應(yīng)器監(jiān)視在用戶編輯圖形文件時發(fā)生的事件，例如發(fā)出命令，或關(guān)閉一個當前的活動。 (3)對象反應(yīng)器 AcDbobjectReactor： 對象反應(yīng)器可以監(jiān)視在指定對象被更改、復制或刪除時發(fā)生的事件。 (4)AutoCAD 文檔管理反應(yīng)器 AcApDocManagerReactor： 從 R20xx以來 ，哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 AutoCAD 是一個多文檔環(huán)境。文檔管理反應(yīng)器監(jiān)視 在 MDI模式下圖形文檔窗口事件，例如打開、關(guān)閉、切換圖形文檔等等。