多網(wǎng)絡(luò)和Linux代理的Android無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[1]

  隨著智能系統(tǒng)的高速發(fā)展和智能移動終端的普及，在政府部門和企事業(yè)單位，員工使用Android系統(tǒng)的智能終端（包括手機和平板電腦）辦公越來越多，利用網(wǎng)絡(luò)對移動終端進(jìn)行控制和管理，十分必要，目前的遠(yuǎn)程控制大多基于應(yīng)用層實現(xiàn)，只能對特定的一些應(yīng)用或者上層的一些權(quán)限進(jìn)行管理和控制，不能對Android終端實現(xiàn)真正意義上的完全控制。另外，這些遠(yuǎn)程控制只是基于單個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，不能保證遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定實現(xiàn)。

  本文研究的這種控制系統(tǒng)，可以采用多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，包括WiFi、GPRS和GSM三種網(wǎng)絡(luò)。利用Android底層基于Linux系統(tǒng)實現(xiàn)的特性，在Linux底層建立一個Agent,獲取系統(tǒng)簽名，能夠執(zhí)行需要獲取到root權(quán)限的shell命令，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的完全控制。

  1  無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)構(gòu)架

  基于多網(wǎng)絡(luò)（GPRS、WiFi、GSM）進(jìn)行通信、通過Linux代理實現(xiàn)操作的無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，主要對多種網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計，以及對Android智能終端的系統(tǒng)設(shè)置、文件系統(tǒng)以及設(shè)備進(jìn)行控制。

  系統(tǒng)基本功能包括：自動注冊、發(fā)送消息、發(fā)送文件、管理應(yīng)用程序、發(fā)送shell命令控制設(shè)備等。

  基于Linux代理的Android智能終端無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由3部分組成：控制端、被控終端和通信網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖1所示。

  2  無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計

  2.1 多網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計

  Android智能終端目前支持的網(wǎng)絡(luò)有：GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和WiFi無線網(wǎng)絡(luò)。WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是網(wǎng)速快，缺點是有范圍和信號強度的要求。而GPRS的優(yōu)缺點和WiFi無線網(wǎng)絡(luò)正好相反。目前，GPRS的2G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率在50 kb/s左右，3G網(wǎng)絡(luò)速度更快，如果采用WiFi網(wǎng)絡(luò)接入到Internet,速度甚至可以達(dá)到1 Mb/s.速度上完全可以達(dá)到遠(yuǎn)程控制中傳輸命令的速率要求。

  本系統(tǒng)采用多網(wǎng)絡(luò)方式：優(yōu)先選擇WiFi無線網(wǎng)絡(luò)，其次采用GPRS網(wǎng)絡(luò)，最后采用GSM發(fā)送短消息控制。采用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)的時候，Android終端之間通過Socket進(jìn)行通信。

  如果該系統(tǒng)只是應(yīng)用在局域網(wǎng)內(nèi)，就只能使用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)；如果應(yīng)用在遠(yuǎn)程或者廣域網(wǎng)上，就可以使用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)兩者相結(jié)合的方式；如果沒有WiFi和GPRS,才使用GSM網(wǎng)絡(luò)。

  在廣域網(wǎng)內(nèi)使用時，當(dāng)被控終靖啟動系統(tǒng)的時候，會采用UDP方式向廣域網(wǎng)發(fā)送登錄廣播，或者采用TCP協(xié)議向特定的控制端IP發(fā)送注冊信息。控制端接收到信息后，注冊到本機，然后通過TCP方式發(fā)送控制命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

  在沒有WiFi和GPRS的情況下，也可以采用GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短消息命令進(jìn)行一些簡單的控制操作，例如：打開WiFi、打開GPRS網(wǎng)絡(luò)等，使其可以使用上述兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。使用GSM網(wǎng)絡(luò)的前提條件是需要知道被控終端的SIM號碼。

  2. 2 控制端設(shè)計

  Android控制端在使用WiFi和GPRS網(wǎng)絡(luò)時，通過Socket進(jìn)行通信，可以實現(xiàn)全部的命令；在使用GSM網(wǎng)絡(luò)時，通過短消息發(fā)送命令進(jìn)行控制，只能發(fā)送部分操作指令，不能進(jìn)行的操作包括發(fā)送文件、應(yīng)用程序等需要通過IP地址進(jìn)行通信的操作。

  Sqlite數(shù)據(jù)庫保存被控終端的信息數(shù)據(jù)和操作日志。Linux文件系統(tǒng)保存需要發(fā)送的文件和應(yīng)用程序等。Android控制端具體功能設(shè)計如下：

  ①自動注冊：編寫Java程序通過接口調(diào)用MulticastSocket發(fā)送請求注冊廣播，并監(jiān)控端口，接收被控終端的注冊廣播。

  ②發(fā)送消息：通過已注冊的被控終端IP地址，編程調(diào)用Socket接口發(fā)送消息到被控終端，并監(jiān)聽端口，接收反饋消息。

  ③發(fā)送文件：編寫監(jiān)控程序調(diào)用Socket端口進(jìn)行通信，調(diào)用Android文件系統(tǒng)，讀取存儲在SD卡上的文件進(jìn)行發(fā)送。

  ④發(fā)送控制命令：有兩種方式，一種通過Socket發(fā)送控制命令到被控終端IP;另一種通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送特定格式的短消息到被控終端手機，實現(xiàn)命令控制設(shè)備。

  2.3 被控終端設(shè)計

  Android被控終端沒有監(jiān)控界面，只有一個后臺服務(wù)和一個Agent代理，該代理也是一個后臺服務(wù)，不過這個服務(wù)是集成在Android系統(tǒng)版本中的。

  本地后臺服務(wù)會隨系統(tǒng)啟動而啟動，啟動后會建立一個線程（Thread），線程通過Socket監(jiān)聽本機的通信端口；同時，還會建立一個廣播接收器（BroadcastReceiver），用于接收通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息廣播。當(dāng)Socket端口監(jiān)聽線程監(jiān)聽到數(shù)據(jù)時，先判斷其是否為控制端的注冊請求。如果是，則反饋信息到控制端注冊；如果不是，則判斷是否為命令。如果是命令，則交給Agent代理執(zhí)行；如果不是，再判斷其是否為消息。如果是消息，則調(diào)用Android的Activity顯示消息；如果不是，則繼續(xù)判斷其是否為文件。如果是文件，則保存文件到文件系統(tǒng)中；如果不是，則退出，丟棄該消息。當(dāng)廣播接收器接收到GSM短信時，后臺服務(wù)對消息進(jìn)行判斷，看其是否為控制命令。如果是命令，則GSM短信會被截斷，被控終端用戶不會提示收到短消息，然后，將命令傳遞給Agent代理進(jìn)行執(zhí)行，調(diào)用Android系統(tǒng)接口對應(yīng)的功能模塊執(zhí)行。最后，將執(zhí)行結(jié)果通過Socket反饋給控制端。其對應(yīng)的功能模塊設(shè)計流程圖如圖2所示。

  3  具體實現(xiàn)

  3.1 多網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)

  該系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是；一定數(shù)量的Android終端用戶群之間，有一個作為控制端，其余的是被控終端，通過WiFi無線網(wǎng)、GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，控制端發(fā)送命令到被控終端執(zhí)行，采用C/S結(jié)構(gòu)。

  （1） GPRS網(wǎng)絡(luò)和WiFi網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)

  首先，在控制終端和被控端都建立一個TCP端口監(jiān)聽線程。分別建立一個ServerSocket,能各自監(jiān)聽自己的TCP端口，端口地址分別為：控制端為10000,被控終端10001.被控終端監(jiān)聽控制端發(fā)送命令信息，命令放在報頭中，而文件等內(nèi)容放在數(shù)據(jù)流中；命令會被執(zhí)行并保存到數(shù)據(jù)中，文件會保存到SD卡上，等待被命令調(diào)用執(zhí)行，在此，完成TCP通信。另外，控制端和被控端各自創(chuàng)建一個MulticastSocket對象，并加入一個組播地址，地址為234.0.0.1,控制端的端口為10002,被控終端端口為10003.控制端用以監(jiān)聽被控終端發(fā)送的登錄廣播信息；被控終端監(jiān)聽控制端發(fā)送的連接請求；當(dāng)接收到組播UDP包后，取得源IP地址和源ID,將信息保存到本地數(shù)據(jù)庫中，完成通信。

  （2） GSM網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)

  如果在GPRS和WiFi都不通的情況下，使用GSM短信發(fā)送命令。具體如下：在被控制端建立一個Broadcast Receiver,接收系統(tǒng)短信廣播，并將優(yōu)先級設(shè)置為2147483674較高級別，這樣會優(yōu)先于其他方式先對短信內(nèi)容進(jìn)行處理。當(dāng)有短信進(jìn)入被控終端時，Broadcast Receiver會優(yōu)先截取到短信內(nèi)容，首先判斷該短信是否為控制命令。如果是，則將命令發(fā)送到Service執(zhí)行，同時截斷廣播，這樣手機收件箱就不會收到該條短信。

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