引言
隨著智能系統的高速發展和智能移動終端的普及，在政府部門和企事業單位，員工使用Android系統的智能終端(包括手機和平板電腦)辦公越來越多，利用網絡對移動終端進行控制和管理，十分必要，目前的遠程控制大多基于應用層實現，只能對特定的一些應用或者上層的一些權限進行管理和控制，不能對Android終端實現真正意義上的完全控制。另外，這些遠程控制只是基于單個網絡實現，不能保證遠程控制的穩定實現。
本文研究的這種控制系統，可以采用多種網絡進行通信，包括WiFi、GPRS和GSM三種網絡。利用Android底層基于Linux系統實現的特性，在Linux底層建立一個Agent，獲取系統簽名，能夠執行需要獲取到root權限的shell命令，實現對整個系統的完全控制。
1 無線遠程控制系統構架
基于多網絡(GPRS、WiFi、GSM)進行通信、通過Linux代理實現操作的無線遠程控制系統，主要對多種網絡通信方式進行適應性設計，以及對Android智能終端的系統設置、文件系統以及設備進行控制。
系統基本功能包括：自動注冊、發送消息、發送文件、管理應用程序、發送shell命令控制設備等。
基于Linux代理的Android智能終端無線遠程控制系統主要由3部分組成：控制端、被控終端和通信網絡。系統的架構圖如圖1所示。
2 無線遠程控制系統設計
2．1 多網絡通信設計
Android智能終端目前支持的網絡有：GPRS無線網絡和WiFi無線網絡。WiFi無線網絡的優點是網速快，缺點是有范圍和信號強度的要求。而GPRS的優缺點和WiFi無線網絡正好相反。目前，GPRS的2G網絡傳輸速率在50 kb／s左右，3G網絡速度更快，如果采用WiFi網絡接入到Internet，速度甚至可以達到1 Mb／s。速度上完全可以達到遠程控制中傳輸命令的速率要求。
本系統采用多網絡方式：優先選擇WiFi無線網絡，其次采用GPRS網絡，最后采用GSM發送短消息控制。采用WiFi無線網絡和GPRS網絡的時候，Android終端之間通過Socket進行通信。
如果該系統只是應用在局域網內，就只能使用WiFi無線網絡；如果應用在遠程或者廣域網上，就可以使用WiFi無線網絡和GPRS網絡兩者相結合的方式；如果沒有WiFi和GPRS，才使用GSM網絡。
在廣域網內使用時，當被控終靖啟動系統的時候，會采用UDP方式向廣域網發送登錄廣播，或者采用TCP協議向特定的控制端IP發送注冊信息。控制端接收到信息后，注冊到本機，然后通過TCP方式發送控制命令進行遠程控制。
在沒有WiFi和GPRS的情況下，也可以采用GSM網絡發送短消息命令進行一些簡單的控制操作，例如：打開WiFi、打開GPRS網絡等，使其可以使用上述兩種網絡進行控制。使用GSM網絡的前提條件是需要知道被控終端的SIM號碼。
2. 2 控制端設計
Android控制端在使用WiFi和GPRS網絡時，通過Socket進行通信，可以實現全部的命令；在使用GSM網絡時，通過短消息發送命令進行控制，只能發送部分操作指令，不能進行的操作包括發送文件、應用程序等需要通過IP地址進行通信的操作。
Sqlite數據庫保存被控終端的信息數據和操作日志。Linux文件系統保存需要發送的文件和應用程序等。Android控制端具體功能設計如下：
①自動注冊：編寫Java程序通過接口調用MulticastSocket發送請求注冊廣播，并監控端口，接收被控終端的注冊廣播。
②發送消息：通過已注冊的被控終端IP地址，編程調用Socket接口發送消息到被控終端，并監聽端口，接收反饋消息。
③發送文件：編寫監控程序調用Socket端口進行通信，調用Android文件系統，讀取存儲在SD卡上的文件進行發送。
④發送控制命令：有兩種方式，一種通過Socket發送控制命令到被控終端IP；另一種通過GSM網絡發送特定格式的短消息到被控終端手機，實現命令控制設備。
2．3 被控終端設計
Android被控終端沒有監控界面，只有一個后臺服務和一個Agent代理，該代理也是一個后臺服務，不過這個服務是集成在Android系統版本中的。
本地后臺服務會隨系統啟動而啟動，啟動后會建立一個線程(Thread)，線程通過Socket監聽本機的通信端口；同時，還會建立一個廣播接收器(BroadcastReceiver)，用于接收通過GSM網絡發來的短消息廣播。當Socket端口監聽線程監聽到數據時，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代理執行；如果不是，再判斷其是否為消息。如果是消息，則調用Android的Activity顯示消息；如果不是，則繼續判斷其是否為文件。如果是文件，則保存文件到文件系統中；如果不是，則退出，丟棄該消息。當廣播接收器接收到GSM短信時，后臺服務對消息進行判斷，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代理進行執行，調用Android系統接口對應的功能模塊執行。最后，將執行結果通過Socket反饋給控制端。其對應的功能模塊設計流程圖如圖2所示。
3 具體實現
3．1 多網絡通信實現
該系統的總體設計思路是；一定數量的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、GPRS網絡進行通信，控制端發送命令到被控終端執行，采用C／S結構。
(1) GPRS網絡和WiFi網絡通信實現
首先，在控制終端和被控端都建立一個TCP端口監聽線程。分別建立一個ServerSocket，能各自監聽自己的TCP端口，端口地址分別為：控制端為10000，被控終端10001。被控終端監聽控制端發送命令信息，命令放在報頭中，而文件等內容放在數據流中；命令會被執行并保存到數據中，文件會保存到SD卡上，等待被命令調用執行，在此，完成TCP通信。另外，控制端和被控端各自創建一個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。控制端用以監聽被控終端發送的登錄廣播信息；被控終端監聽控制端發送的連接請求；當接收到組播UDP包后，取得源IP地址和源ID，將信息保存到本地數據庫中，完成通信。
(2) GSM網絡通信實現
如果在GPRS和WiFi都不通的情況下，使用GSM短信發送命令。具體如下：在被控制端建立一個Broadcast Receiver，接收系統短信廣播，并將優先級設置為2147483674最高級別，這樣會優先于其他方式先對短信內容進行處理。當有短信進入被控終端時，Broadcast Receiver會優先截取到短信內容，首先判斷該短信是否為控制命令。如果是，則將命令發送到Service執行，同時截斷廣播，這樣手機收件箱就不會收到該條短信。
3．2 控制端實現
控制端包括5個大的模塊：操作界面、自動注冊、發送消息、發送文件、應用管理。
操作界面：操作界面是基于應用層和應用框架層實現的。調用Android組件庫中的Activity組件和ListActivity組件顯示操作列表；點擊列表按鈕等組件用來調用操作命令；通過界面操作生成對應的命令發送到被控終端，并顯示反饋結果。
自動注冊：啟動后，通過組播地址，每隔30 s向網絡中發送一次心跳包，報文為“regist‖ask”，通知網絡中的被控終端進行注冊。監聽UDP端口和TCP端口，當接收到被控終端發送的注冊信息后，取出源IP地址和ID，保存到數據庫中，完成注冊。
發送消息：通過界面操作輸入文本內容，向被控終端IP發送消息。報文為“sendMassage‖content”，第一部分是命令，第二部分是消息內容。
發送文件：選擇本地文件向被控終端IP發送。采用Socket發送報文“sendfile‖filename／／filePath”。該報文第1部分是命令，表示發送文件，第2部分是文件名，第3部分是文件保存路徑。通過發送路徑，可以替換被控終端上的文件，實現數據更新等功能。文件內容在Socket連接的輸入／輸出流中，保存的文件名和路徑從報頭中獲取。
應用管理：首先，向被控終端IP發送命令，獲取被控終端應用列表；然后，選擇對應操作發送命令，在被控終端接收到命令后，調用Android接口和Agent代理執行命令。該命令包括4個：install、start、stop、uninstall。例如：報文“install ‖file．apk”，通過Socket發送file．apk應用到被控端的sdcard／apk目錄下，然后，通過agent代理執行install安裝命令安裝該應用。此外，start、stop和uninstall三個命令中，只是調用接口執行，不傳送文件。
3．3 被控終端實現
自動登錄：被控終端啟動的時候，也會建立兩個線程和一個BroadCastReceiver。一個線程監聽組播連接請求的消息，另一個線程監聽TCP端口的命令；廣播接收器接收GSM網絡發送的短信命令。第一個線程中，組播端口監聽到控制端發送的請求后，取得IP地址，然后，發送帶有自己ID的Socket包，報文內容為"regist ‖IMEI號”，包括注冊命令regist和IMEI號(Android終端唯一標識)。第二個線程中，創建一個ServerSocket，監聽控制端發送的TCP消息。BroadCastReeeiver接收到短消息廣播后，傳遞給服務進行判斷，看其接收到的是否是命令，如果是命令則執行對應操作。
接收消息：在被控終端，Socket接收到控制端的消息后，會調用NotificationManager，在Android終端通知欄顯示消息，點擊通知會顯示詳細信息。
接收文件：Socket后臺接收文件，保存在／sdcard／download文件夾下，然后通過Agent命令執行copy命令，將文件復制到命令里面指定的路徑下。文件名和保存路徑通過報頭獲取。
管理應用：安裝應用分兩步實現，第一步接收文件，第二步執行安裝。第一步實現與上面所講的接收文件相同，只是報文為"install‖n ame．apk”。默認保存到SD卡上的mnt／sdcard／apk路徑下，然后，調用agent執行shell安裝命令install mnt／sdeard／apk／name．apk。卸載應用時，直接執行接收到的命令uninstall packagename。啟動應用時，通過Android系統接口Intent實現，停止和卸載都是通過被控終端上的Agent代理實現。“start‖appName”啟動應用的時候，通過本地包管理獲取到appName對應的包名packageName，新建一個Intent，啟動包含該包的應用。代碼如下：
通過shell命令執行kill PID。PID是應用進程號，通過ActivityManager可以獲取到。
設備控制：可以通過命令例如“shell‖reboot”直接控制重啟。
3．4 Agent代理實現
在編譯系統內核的時候，將agent_server編入到路徑／data／agentserver／agent_server下，用以接收命令。調用的時候，通過建立一個本地Socket，通過數據流發送shell命令到agent_setwer所在路徑，實現通信。當agent_server接收到命令后，執行shell命令。
4 測試結果
設計的系統在ZTE U880手機上連接WiFi進行測試。圖3為控制端界面，圖4為控制端發送消息，圖5為被控終端接收消息，圖6為發送文件，圖7為遠程安裝應用軟件，圖8為遠程卸載應用軟件，圖9為shell命令界面。測試結果表明，系統能夠實現發送消息、發送文件、安裝和卸載應用，以及執行shell命令實現系統重啟功能。
結語
本文設計了一個采用C／S模式實現的Android遠程控制系統。控制端與被控終端之間采用Socket進行網絡通信，在知道對方SIM卡號的情況下，也能通過GSM發送短信通信，能夠實現多種網絡的穩定通信。通過Linux代理能夠實現root權限的操作，理論上可以實現對Android系統的完全遠程控制。