计算机键盘记录器

研究背景、目的和意义

1.1.1.键盘记录器的研究背景

计算机键盘记录器，是当前发展较为成熟的一款软件，它可以将用户通过键盘输入的信息准确无误的记录下来，保存到相应的文档中。科学技术作为一把双刃剑，对人类的发展、生产、生活既有积极的推动作用，又有消极的阻碍，甚至破坏作用。同样，键盘记录器也有着利与弊的双重属性。一方面，键盘记录器是网络管理员的好帮手。作为网络管理员，一款好的系统控制软件可以帮助其高效的完成其下众多主机的日常管理工作，而键盘记录器是控制软件不可缺少的部分，管理员可以在主机出错或故障时，通过键盘记录器记录的内容分析故障来源，同时也可以监控主机动向，确保其不被外来人员非法使用，保证了信息的安全。另一方面，键盘记录器也是威胁信息安全的重大作案者之一。网络上流行的木马中，很多都带有键盘记录的功能，用以盗取用户的敏感信息，如一些重要的账号密码，使用户造成损失。值得一提的是，近年来，由于网络及网络技术的普及，高技术信息战在国与国之间，集团与集团之间，企业与企业之间广泛展开。许多组织使用键盘记录器等高端手段盗取国家情报，商业机密，科学前沿成果等，这给被攻击一方造成的损失是巨大的。也正是因此，键盘记录技术也得到一些组织的支持，使其技术含量迅速提高。信息安全面临严峻挑战。

在当今计算机和计算机网络迅速普及，信息技术蓬勃发展的环境下，研究键盘记录技术，是为了更好的发展和完善这项技术，将它推向更高的技术层面，方便用户的使用；着眼于信息安全的角度考虑，更彻底的研究键盘记录技术是为了日后更好的预防它，保证用户敏感信息的安全，最大程度保护用户隐私。这也体现出了对抗理论中知己知彼，欲懂防御必先懂进攻的道理。

我们了解，计算机诞生于国外，国内的计算机技术的研究起步和发展较晚，许多新技术都是在国外诞生的现状尚未改变。同样，键盘记录技术也是产生于国外，这使得基于英文字母和符号输入的键盘记录技术已经非常成熟，而除英文以外的其他文字的记录还有待完善和发展。汉语作为世界上使用最多的语言，另外，近年来中国的发展和国际威望的提高使得中

文在世界范围的普及也随之扩大，这就对中文键盘记录的发展提出了更迫切的要求。从以上得出，无轮是出于力争技术前沿的理想，还是键盘记录技术随发展而需完善和提高的需求，研究计算机键盘记录技术是极有意义的。

另外发生在去年的腾讯与360之争，爆出了安全软件公司内部一些黑箱操作，这使得平时对安全软件完全信赖的用户们开始重新审视它。同时，也让人们真真切切的感受到了连接到网络的主机中的用户信息的保护正

遭受巨大挑战。

在本文中，作者意在设计和实现一款能够同时记录英文和中文的键盘记录系统，内容主要包括：中文信息记录、纯英文字符记录、Windows当前窗体识别技术以及整个键盘记录系统设计与实现。

1.2研究历史、现状及分析

1.2.1键盘记录的国内外研究现状及分析

键盘记录器诞生于国外，一段时期内，其技术也是领先于国内，但是这些年键盘记录技术发展迅速，使得国内的研究也热情高涨，出现了五花八门的键盘记录系统，国内外技术水平也不相伯仲。早在2007年瑞星公司就发表安全报告显示，2007年检测到计算机键盘记录事件数比2006年多65%，且全年检测到的网络安全事件有70%以上与键盘记录器相关。这些年键盘记录器在盗取网络账号，盗取网银账号等方面颇为猖獗，造成用户损失数目巨大，也使得越来越多的大众用户对它有了了解。

国内外对于键盘记录器的研究一直是朝着两个方向发展：软件型键盘记录器和硬件型键盘记录器。软件型键盘记录器一直是其发展的主流，也是人们所熟知的，相比而言，硬件型键盘记录器就较不常见些。

硬件型键盘记录技术[1]（硬件型键盘记录器），其实是一种电子技术，它由一些电子器件组成，在键盘和I/O接口之间捕获键盘信息，这个器件在计算机系统上安装之后就可以把键盘输入的信息存储在内置的内存当中。现在市场上也有一些这样的设备出售。多数的设备是安装在键盘线的末端，有的也可以安装在计算机内部，例如I/O端口的内部，有的甚至安装在键盘自身内部。这样的硬件型装置是不需要占用任何计算机资源的，基于这样的一个硬件的形式，所以它也不会被杀毒软件和扫描器检测出

来。它也不需要用到计算机的硬盘去存储所捕获的键盘信息，因为它有自身的内存，且一般大于2M。这样的一个设备价值50~150美元，一些键盘产品还会被设计成自带键盘记录功能，有些在用户购买时甚至不告知实情，还有一些产品还支持蓝牙功能。对比于软件型的键盘记录器，硬件型设备的不足是它必须物理安装到计算机的机箱或者键盘里面。这样的键盘记录器，一旦被发现，就可以直接采用物理隔离破坏其功能，正因为此，此种键盘记录器才鲜为人知。

还有一种键盘记录器，它也是一种硬件型键盘记录设备。它使用强大的编码体制，通过接受每一个按键被按下时引起的电磁脉冲，根据每个按键产生电磁脉冲的频率来编码和译码。由不同的频率还原出键盘的击键过程。这项技术在市场上较为罕见，且实现起来难度较大。

软件型键盘记录技术（软件型键盘记录器）是本文要设计和实现的系统，说到它，就不得不提到系统控制软件。早期，计算机管理员为方便管理主机，开发出了众多的远程控制软件，在这些软件中，键盘记录一直作为一项基本功能包含在内。可见早在远程控制软件被开发时，键盘记录系统就跟着被开发出来。另外基于其监控功能，可以监控每一台计算机的使用情况而被大量应用于企业计算机监控中。用以监控员工计算机，企业管理者能够从键盘记录的输出文件中发现员工使用计算机时的越权行为或者违规行为，这能够有效提高员工的工作效率，防止员工消极怠工，更能有效防范企业敏感信息被篡改或被窃取。另外，在提高用户工作效率上，键盘记录器也是一款优秀的工具，如用户在输入过程中误删部分内容，通过键盘记录器可以快速的还原出来，使得用户的工作效率大大提高。后来，键盘记录系统被大量的运用到木马、间谍软件等恶意软件或代码中，并发挥出强大的作用，其目的是为了盗取目标主机上对攻击者感兴趣的信息，以获得不法盈利。

国内比较有代表产品是冰河、PCshare、灰鸽子以及网银大盗。冰河[2]开发于1999年，起初开发冰河也是想运用于系统管理和控制，后来被黑客们广泛地用作入侵工具，成为所谓的冰河木马，可见其功能之强大。在1999年到2006年间，冰河可以说是国产木马中的霸主之一。它采用

C++builder编写，其集成的键盘记录功能，可以在系统开机时就开始执行键盘记录程序，可以记录绝大多数输入框下的账号密码输入。2001年，作为冰河木马的后背，有过之而无不及的灰鸽子问世，灰鸽子[3]的出现最早

是出于对冰河的一种模仿，后来迅速发展完善，它采用Delphi编写，它拥有的键盘记录功能与冰河相似，作为国产的一款著名后门软件，灰鸽子良好的隐藏性更受到黑客们的青睐，2007年灰鸽子停止更新。同样具有键盘记录功能，PCshare是远程控制管理软件的典范，可以在内网和外网使用，极有超强的隐藏性和自我修复功能，其记录功能强大，可以同时记录中文和英文信息，后来加入的rootkit[4]技术，更是使得PCshare的反查杀能力如虎添翼。今年4月起，各大银行网络支付平台纷纷降低了无U盾下网上银行普通支付方式的支付限额或者增加了手机短信认证或电话等认证机制，原因是近期网银交易的安全性收到威胁，网银大盗在这中间扮演了重要角色。他同样具备强大的键盘记录功能，可以破解一般密码输入框的加密功能，甚至可以截取软键盘输入。使无认证的网银支付危机重重。

键盘记录器发展到今日，早已不是单单一个键盘记录模块那么简单，作为盗取用户信息的木马，其还包括相当完善的其他部件，如自启动模块、隐藏模块、屏蔽防火墙或杀毒软件模块等等。其使用的的技术也日新月异，在杀毒软件五花八门，品种繁多的今日，特别是360的云查杀系统更是将木马的生存空间大大压缩，然而作为木马为了更好的躲过安全软件检测，也绞尽脑汁，比如使用反弹端口[5]的方法，躲过防火墙的监控；使用rootkit 技术更好隐藏自身等。据《2010年上半年中国互联网安全报告》显示，在2010年上半年检测到的木马前十名中，有七个木马具有键盘记录或信息盗取功能。排名第一的劫持DLL盗号木马win32/Lmir.KB更是在短短半年内被检测到32388777次之多。

在键盘记录器不断发展的同时，其对手安全软件的发展也丝毫不落下脚步，常常是一种安全问题出现不久，随之而来的查杀工具便应运而生，木马病毒与安全软件的征战似乎永不休止。比如奇虎360旗下一款名为账号保险柜的软件可以在指定软件启动前对计算机重要区域进行扫描，对键盘记录器的活动进行排查，确认安全后才放行，让软件运行下去。

1.2.2 中文输入法译码技术发展历史介绍

汉语是世界上使用人口最多的一种语言，随着汉语的不断推广和传播，汉字的使用也日益广泛，不再仅局限于本国内。另外，汉字也是世界上使用历史最悠久的文字之一，也是世界上唯一仍在使用的方块象形字。自从计算机被发明以来，键盘就是以输入英语字母而设计的，最早的键盘

是83键，后来发展到101键和104键。目前为止，所有键盘上都是英文和数字表示，没有一个标准键盘天生就可以实现汉字的输入，这就是中文输入法产生的缘由。

由于汉字数目众多，不像英语单词那样只要26个英文字母就可以组成任意想要的单词，故不可能制作出这样一个键盘，只要按一个键就代表一个汉字的输入。因此人们想出了给汉字编输入码的方法，用数个键组成的码序列来表示一个汉字，通过输入码从被编码的汉字中选中想要输入的汉字，这就是汉字的编码和译码。而中文输入法的编码方法又可算是“万码奔腾”的过程，目前为止对汉字的编码方法已经有1000种以上。

中文输入法是指为了将汉字输入计算机或手机等电子设备而采用的

编码方法，是中文信息处理的重要技术。目前中文输入主要分为：键盘输入、手写输入、语音输入、扫描输入[6]。下面一一简要介绍。

键盘输入目前仍是中文输入的主要方式，由于键盘是西方人的发明，各按键均是字母字符，所以中文键盘输入十分不便。尽管汉字输入法（王码、肖码、钱码、郑码、杜码、智能码、表形码等）多达千种，但想要不经过培训或学习就想要随心所欲的输入汉字，以上没有一种输入法满足要求。而后出现的，汉语拼音+智能输入的方法，勉强使得键盘输入变得稍微简单化，但是，现在国内很多地区的汉语拼音并不完全普及，并且很多人由于地方方言发音的影响，汉语拼音发音不标准，这又对汉字的输入构成一定的不便。

手写输入是最贴近自然的输入法，把文字写进计算机是人们多年的追求，并且在当前也得到很好的实现。手写的实现有两种方法：使用手写设备，如慧笔和汉王笔；实用软件，如使用鼠标在配套软件下实现。而且近几年，由于市场需要，手写输入技术迅速发展，识别技术不断提高，不仅能乱序识别笔画，连笔，还可以识别草书。

语音识别就是让电脑听懂人的语言，早在“七五”计划期间，清华大学和中国声学院就对语音识别进行了开发，并取得一定成果。曾经IBM公司的Viavoio语音输入软件一度超过了键盘输入的速度，可见其发展前景可观。但是它也有不利的方面，如：语音输入需要安静的环境，对标点符号、单字、人名则难以识别。

扫描输入是通过扫描仪将大块文字读入计算机，其速度是人工输入方式无法比拟的。扫描仪的种类很多，国产为的代表是清华紫光。利用扫描仪输入的不足在于限制幅面的大小和形状，特别是出于非平面上的文字、画面，扫描仪便无可奈何。

下面着重讨论中文键盘输入法，中文键盘输入法从二十世纪八十开始发展，经历了三个阶段：单字输入、词语输入、整句输入。

汉字的单字输入分为若干类：音码、形码、音形码、形音码、无理码等。1981年，国家标准局发布了《信息交换用汉字编码字符集基本集》GB2312－80，30年来汉字输入法经历了从无到有，从难到易，从简单到智能的巨大发展历程：

第一阶段，单字输入法问世，代表输入法为五笔字型输入法。电脑问世后想要在中国普及，第一个急需要解决的问题就是如何将汉字输入到电脑中，为此国家1981年发布了GB2312－80。1983年，王永民先生推出了划时代的五笔字型输入法[7]，五笔输入法不但可以让我们输入汉字，而且也极大的解决了输入速度这一顽症。90年代初五笔输入法的热度，大家可以从日常生活中体会到一些，比如遍地开花的电脑培训学校把五笔输入法当成重点课程，你可以依靠对五笔输入法的熟练程度，轻松找到一份不错的文职工作，甚至可以开间打字社，由此可见五笔输入法在当时是多么的重要。

第二阶段，词语的输入，代表输入法为智能ABC输入法。五笔输入法解决了汉字输入的问题，且输入速度也很快，从而盛行一时。但很快随着电脑用户的越来越多，强背字根、入门难的先天问题越来越突显出来了，更多的人需要一款使用简单，入门轻松的输入法来代替五笔输入法。这个时候，1991年由长城集团与北京大学合作推出的智能ABC汉字输入法的出现解决了这一问题。它入门简单只要会拼音就能上手，而且带有简单的联想和记忆功能，同时实现了词语的输入和简拼输入，这些特点，让它很快得到了初级用户的喜爱，尤其是在Windows系统将它内置，成为系统默认安装输入法之一后，使用它的用户越来越多。

第三阶段，整句输入，代表输入法为搜狗智能输入法。五笔入门较难，但输入效率快，智能ABC入门简单，但输入效率不高。如何做到两全其美呢？即入门简单又可以保证输入效率的输入法在众多呼声中出现了，这

种输入法入门简单（会拼音即可），且能保持较高的输入速度（全拼联想、庞大词库、简拼等诸多功能极大的提高了输入效率），搜狗拼音输入法应该算是它们中的佼佼者，其特有的云计算功能，可以将整句内容准确进行输入。

随着科学技术不断发展，一种新颖的汉字输入法愈来愈热，本着输入方式更方便，输入效率更快速，输入文字更精确的原则研究开发，这就是新一代的智能输入法。这里引用陈一凡、朱亮在《汉字键盘输入智能处理软件综述》中提到的汉字四种智能输入法的思路[8]：基于理解的智能输入软件，基于语言统计的智能输入软件，基于模板匹配的智能输入软件，基于上下文关联的智能输入软件，在此不作具体阐述。

1.3研究内容和结构安排

下一章介绍当前计算机键盘记录器实现的三种不同途径，分全局钩子HOOK函数法和非HOOK函数法两大块来阐述，从而在大体上对键盘记录系统的原理和实现手段上有一个具体的把握，随后分析各种方法的优劣。第三章对中文输入法作进一步研究，研究中文输入法的原理和工作流程，介绍通过IMM和IME实现中文输入的工作流程和工作原理。第四章介绍作者要设计和实现的可选择记录模式（中文和英文）的键盘记录系统的具体系统设计方案、设计流程、各功能模块实现过程等，最后对设计的系统进行试验和结果分析。第五章为总结，主要说明系统存在不足和作者展望。

作者的主要工作就是查阅相关键盘记录器文献，学习研究键盘记录器的实现方法，查阅输入法和汉字编码文献，理解汉字输入过程。然后在VC++6.0的编程环境下，编程实现一种可以记录中文汉字的键盘记录系统。并对结构系统做充分测试，对比市面上的同类系统分析其优劣。