第28卷第8期 计算机工程与设计 2007年4月 V01．28NO．8 and Design ComputerEngineering Apr．2007 基于监控服务器的在线考试防作弊方法的研究 武伟1， 魏晓2， 魏仕民3 (1．上海应用技术学院计算机科学与信息工程系，上海200235；2．上海师范大学计算机科学与技术系， 上海200234；3．淮北煤炭师范学院计算机系，安徽淮北235000) 摘要：探讨了在线考试中可能出现的各种作弊方法，其中基于互联网通信的方法是较容易解决的，可以采用设置考试网 关，在网关处对数据包过滤，仅允许与位于互联网上的考试服务器等机器之间的数据包通过，而对其它数据包统统禁止的 方式解决；而基于局域网通信的方法是较难解决的，对局域网内作弊的监视和控制方法做了重点介绍，在LAN内设置一 台监控服务器，负责监控LAN内数据包，并对数据包进行分析，发现非法的数据包，则切断连接，从而实现在线考试的监 考功能。 关键词：监视服务器；在线考试；ARP欺骗；作弊方式；数据包 中图法分类号：TP393．08文献标识码：A 文章编号：1000．7024(2007)08．1941．03 Researchof online-testbasedon server defending cheating manager ⅥrUW萌1． WEIXia02。WEIShi．min3 ScienceandInformation Institute (1．DepartmentofComputer Engineer,ShanghaiofTechnology,Shanghai of Scienceand Normal 200234，China； 2．DepartmentComputer Technology,ShanghaiUniversity,Shanghai of Scienceand Coal 3．DepartmentComputer Technology,HuaibeiIndustryTeachers’College，Huaibei Abstract：Severalmethodsofonline-testarediscussed．ThemethodbasedonIntemetcommunicationiseasiertobe possible cheating handledmeansof atest thedata the thedata by settingup gateway,filteringup packetsflowingthroughgateway,onlypacketsamong thetestserversontheIntemetallowedwhilealltheotherdata forbidden．Itismoredifficulttodealwithonline-test being packetsbeing basedonLANcommunication．Thetomonitorandcontrol inLANis serveris cheating approach cheating emphasized．Amonitoring usedintheLANtomonitorthedata intheLANandthedata are linkCanbecutoffonceinvaliddata packets packetsanalyzed．The are the functionofonline‘testisachieved． found，SO packets monitoring words：monitor server；online—test；ARPmode；data Key cheating；cheatingpacket 考生采用这一新的方式作弊。所以加强网络考试系统的防作 0引 言 弊功能势在必行。 随着计算机网络的发展，网络考试系统的逐步完善，采用 本文分析利用网络进行作弊的方式，并针对这些方式提 在线考试的情况越来越多。但是，因为计算机网络的特性，在 出解决的办法，根据我们的方法设计的一个在线考试监控系 线考试中的作弊具有多样、隐蔽的特点。如果不能很好地解 统已经投入运行，实验证明该系统对阻止作弊行为有很好 决在线考试的作弊问题，在线考试就将面临严重的困境。 的作用。 有关网络考试系统的安全性，如认证、保密、访问控制、完 1在线考试的作弊方式 整性等问题已经有大量的文献做了讨论，并且给出了许多可 行的解决方案“。1。然而在线考试的考生利用网络作弊的问题 并没有得到足够的重视，所以在现有的系统中，对如何防治网 目发送给考场外的人(可事先商量好)，这些人可以是正在考试 络作弊讨论的很少，也没有完善的解决方案。 的其它考生，也可以是考场外的互联网上的在线用户，协助作 考生在进行网络考试时，可以利用已有的网络来传递信 弊者可以用同样的手段把答案发回； 息实现作弊。这种作弊方式具有隐蔽性高的特点，监考老师 很难发现。事实上，随着考生的计算机水平提高，会有更多的 协助作弊者，协助作弊者以同样的方法把答案发送给作弊考生； 收稿日期：2006—04—13 E—marl：．cn 基金项目：国家自然科学基金项目；上海市教委科研基金项目(050203)。 魏晓(1973一)，男，硕士研究生，讲 作者简介：武伟(1957一)，男，安徽宿州人，硕士，副教授，研究方向为计算机网络、计算机图形学； 师，研究方向为计算机网络及安全； 魏仕民，男，博士，教授，研究方向为计算机密码学。 一1941— 万方数据 (3)如果设置了考试网关，封闭了局域网与外界的联系，考 播方式传递，LAN内的机器的地位是同等的，用一台机器去控 生可以把题目粘贴在一个文件中，然后打开计算机的文件共 制其它机器比较困难。用考试网关无法禁止这种形式的作弊。 享，再向对方发送一个信号，对方便可以把他想要的答案以同 目前可以采用的办法有： 样的方式传回来。 (1)采用三层交换到桌面的技术，控制LAN内任两点之间 随着考生计算机应用水平的提高，作弊方法还会不断出 的通信。三层交换机具有强大的功能，其IP地址过滤，数据 现，给在线考试防作弊问题带来新的挑战。 帧过滤功能可以限制端口之间的通信，从而达到禁止LAN内 用户之间互相通信的目的。 2在线考试防作弊系统的目标 但是这种方法需要使用昂贵的三层交换机，在大多数情 作弊考生在做了各种尝试后，也没有办法和外界联系，同 况下是不可行的。 样也不能和同考场的其它机器通信，他的各种尝试引发了监 (2)在考试机上采用软件屏蔽的办法，禁止用户使用操作 控机报警，在审计日志中记录了他的行为，并在他的屏幕上显 系统的某些功能，从而禁止考生使用网络进行信息传递。这 示了警告信息，没有办法他只好安静地考试了。这就是在线 是比较常用的一种方法。 考试防作弊系统要达到的目标。 由于可采用的通信方式很多，有些是我们未知的，全面屏 根据信息传递的方向可以把网络作弊分为： 蔽是不现实的，而且需要在每台机器上进行设置，十分复杂。 (1)同一个考场局域网内两个考生之间发生的作弊行为； 另外安全性也不高，有经验的用户可以很容易地突破系统 (2)～个考场局域网内的考生和互联网用户之间的作弊行为； 的限制。 (3)两个不同考场局域网的考生之间的作弊行为。 由于以上两种方法都有缺点，针对局域网的特点，我们提 从网络监控的角度，进一步分析发现网络作弊可以分为 出第3种方法。 两类：一类是基于互联网的。这种方式需要借助互联网才能 完成，考生可以利用各种互联网工具进行信息传递，如：QQ、 LAN内数据包，并对数据包进行分析，发现非法的数据包，则 MSN、Email等等。另一类是基于局域网的。这种方式不需借切断非法连接，向连接方发出警告信息，或者隔离该主机，使 助互联网，用户仅依靠LAN进行信息传递，如：文件共享，P2P之无法和其它主机通信。 Message等。 MS的主要功能有： (1)数据包的侦听：如果是共享局域网，数据包采用广播方 3解决方案 式发送，只要将MS的网卡工作状态设置成混杂模式，就可以 考虑到考生可以采用的信息通信手段很多，而且随着网 接收到所有的广播数据包，从而达到数据包截取的目的。 络技术的发展，还会有新技术不断出现，所以防止作弊不能针 如果是交换局域网，由于交换机中数据包只在通信双方 对某一种或几种技术进行，应该采取较为通用的方法，既可以 的端口之间转发，监控服务器无法直接获得所有机器之间的 防止己知的技术，也应具备防未知技术的能力。 数据包。针对这种情况可以采用交换机的端口映射功能将其 防作弊系统要能够在保证正常考试的前提下，发现和切 它端口的数据包映射到监控端口。 断考生非法网络信息交换的途径。同时应该对考生的网络信 通过对数据包的分析，可以判断该数据包的源地址、目的 息交换做审计日志，以备查验。针对以上两种类型，我们采取 地址甚至数据包的内容。 不同的方案来解决。 (2)切断连接：向一个TCP连接中的一台主机发送一个断 3．1基于互联网方式的解决方案 对基于互联网的作弊方式，一般采用半封闭考试环境加 接。监控服务器可以冒充数据通信的一端发送断开连接请求， 考试网关的方案来解决…。如图1所示，考试局域网通过考试 来切断双方的连接。 网关(TG)接入互联网，考生借助互联网进行信息传递时，必然 (3)屏蔽主机：采用ARP欺骗技术01，使所有发往该主机的 经过网关。 数据包都发到监控服务器。假设在图2中考试用户1(Tul)向 为此在考试网关处对数据包过滤，仅仅允许局域网内用 考试用户n(TUn)发出了连接请求，并建立了数据通信。 户与位于互联网上的考试服务器等与考试有关的机器之间的 第1步，使Tul暂时瘫痪。 数据包通过，而对其它数据包统统禁止，这样考生就无法和外 界通信，也无法借助互联网上的通信服务器实现和本考场内 的其它考生通信。 这种方法中，考试局域网虽然和互联网相连，但是却是访 问受限的，仅能访问特定的几台机器，即构成所谓半封闭网络。 l嗥T。嗥M… 数据包的过滤也易于实现，很多防火墙或路由器的软件 ．￡【二二二：Xi：! 都可以实现，当然也可以用硬件路由器或防火墙实现。过滤 }匿…．．酉u。l 规则应该设置严格，以实现更好的过滤效果。 3．2基于局域网方式的解决方案 对基于局域网的方式，由于局域网内的信息传递采用广 图l 基于互联网的方式 图2基于LAN的方式 一1942一 万方数据 可以使用TCP淹没攻击(TCPSynFloodAttack)来实现。 向TUl的TCP端口发送大量SYN请求，这些请求的源地 址是一个合法的但是虚假的IP地址。TUl会向该IP地址发 送响应包，但可惜无应答。与此同时IP包会通知TUl的TCP： 该主机不可到达，但不幸的是TCP会认为是一种暂时错误，并 继续尝试连接(比如继续对该IP地址进行路由，发出SYN／ACK 数据包等等)，直至确信无法连接。这个过程会持续一段时间， 在这段时间内TUl无法响应其它TU的连接请求，而处于暂 时瘫痪状态。 第2步，ARP伪装。 在这段时间内其它Tu发到TUl的IP包将无法被应答， 系统开始更新自己的ARP对应表。将TUl的项目删除。 MS伪装成TUl向其它TU广播伪装的ARP信息，MS声 图3流程 明自己就是Tul，其它TU更新自己的ARP表，将伪装的ARP 信息填入表中。 的自适应能力还需要改进，进一步实现系统透明的应用。 此时要注意考试服务器TS不应更新自己的ARP表，否 参考文献： 则会影响TUl的考试。可以在TS上用静态ARP表来解决这 个问题。 [1】 曾华军，申瑞民，申丽萍．远程考试系统安全性[J】．计算机工程， 第3步，实现屏蔽。 2001，21(3)：133—135． [2】 此后各Tu按照新的ARP表发给Tul的数据包都发给李莉，唐黎明．网上考试系统安全性研究[Jj．沈阳化工学院学 MS，从而实现屏蔽TUl的作用。 报，2003，(17)3：211-214． 由于局域网的广播特性，我们采取比较特殊的方法来阻 [3】 贺龙涛，方滨兴，胡铭曾．主动监听中协议欺骗的研究【J】．通信学 断两台机器之间的通信，当然也可以在考试一开始就限制任 报，2003，24(11)：146．152． 何机器只能和考试服务器(TS)通信，这样对局域网的性能影【4] 蒋丽，张星，杨文星．交换网络下的网络监视技术研究【J】．微计算 响较大，所以不是采用事先禁止，而是探测、发现、禁止的方 机应用，2004，25(1)：22—27． 法，具体流程如图3所示，因为毕竟作弊只是少数行为，所以 [5】 张峰，秦志光，刘锦德．基于入侵事件预测的网络安全预警方法 这种方法是可行的“，1。 [J]I计算机科学，k8凯发官网2004，31(11)：77．80． 3．3两种解决方案的结合 [6】 沈士根，殷联甫，汪承焱．高校校园网PIG的设计【J】．计算机应 如果是全封闭的LAN考试环境，直接采用第2种解决方 用，2004，24(7)：90-92． 案即可，否则可以将这两种方式结合，即将考试网关和MS结 [7】 周启生，王化文．基于程考试系统的研究与设计[J】． 合在一起放在一台机器上实现。 计算机工程与设计，2005，26(3)：830．832． [8】 满红芳．高速环境下基于数据分流的入侵检测系统设计[J】．计 4结束语 算机应用，2005，25(12)：2734．2735． 通过上文的分析，我们认为基于互联网作弊的方式较容 [9】 温研，王怀民，胡华平．分布式网络行为监控系统的研究与实现 易得到控制，而更困难的是如何防止局域网内的作弊行为。根 [J】．计算机工程与科学，2005，25(12)：13．16． 据上述的局域网内防作弊解决方案，我们开发了一套试验系 [10】王世伦．基于城域网的考试系统中系统安全策略研究[J】．计算 统，通过系统的运行测试表明该方法可发现作弊行为，并对这 机科学，2005，32(9)：140．141． 种行为采取可行措施，能够保障考试顺利公平地进行。 系统还存在需要改进的地方，如系统对不同架构的网络 算机工程与设计，2006，27(8)：1472—1475。 (上接第1910页) 社，2003． 参考文献： [5】 杨秀全，张红梅．数据结构[M】．第2版．西安：西安电子科技大学 [1] 出版社，2004． SimonBrown．JSP编程指南[M]．第2版．北京：电子工业出版社， 2002． [6] 李春葆．数据结构教程[M]．北京：清华大学出版社，2005． Schidt．Java [2】Herbert 2参考大全【M】．第5版．北京：电子工业出 [7】 周颢．网络编程语言JSP实例教程[M】．北京：电子工业出版社， 版社，2003． 2002． [3】 IvorHorton．Java2编程指南(sDK1．4版)[M】．北

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