便于用户了解自己的流量使用情况,同时进一步合理控制流量的使用,从长远来看,是Android研究领域目前和未来的热门和趋势。
1.4 本文主要工作
本文在第一章主要介绍了本课题研究的相关背景与意义,在第二章主要介绍了Android系统的相关技术和原理分析,第三章是本课题网络流量监控的核心实现原理的阐述和分析,第四章是本课题网络流量监控的具体设计方案的阐述和分析,最后在第五章对本文工作进行了一个总结,同时给出了该课题以后研究方向的一些建议。
1.5 论文的结构安排
本文的结构安排如下:
第一章作为绪论部分,主要介绍了Android系统网络流量监控的研究背景,当前的研究现状以及以后的发展趋势。
第二章集中介绍了Android系统的相关技术及原理分析,为本文后面的网络流量监控设计的实现方案做好了一个基础的理论知识铺垫。
第三章是本文的理论核心,主要阐述了网络流量监控的核心方法原理。主要介绍了使用tcpdump抓包工具在Android系统底层实现网络流量数据包的捕获的方法步骤,分析了根据Pcap抓包文件的文件格式来解析出网络流量日志并存入文本文件的原理和方法,是本次课题的核心研究点。
第四章是在第三章理论分析的基础上,给出了Android系统网络流量监控设计的具体实现方案,介绍了主界面的布局设置,网络流量监控服务的开启和关闭,流量日志显示界面和流量统计显示界面的实现,给出了相关的代码并进行了相应的分析,还给出了应用程序的实现效果图。
第五章结论,总结了本文的主要工作,给出了一些进一步研究的建议。
第二章 Android系统相关技术介绍及分析
2.1 Android系统体系架构
Android是基于Linux开放性内核的手机操作系统,Android系统由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。Android的系统架构采用分层架构的思想,架构清晰,层次分明,协同工作,其体系构架图如下:
图2-1 Android系统体系架构图
从图2-1中可以看出Android系统从下到上依次包括Linux内核层、Libraries系统库和Android运行时环境层、应用程序框架层和应用程序层四层结构。底层以Linux内核工作为基础,由C语言开发,只提供基本的核心功能;中间层包括系统库Library和虚拟机Dalvik Virtual Machine,由C或C++开发。而应用程序层、应用程序框架层和运行时环境中的Android核心库则采用Java语言编写。
2.1.1 Linux内核
Android核心系统服务依赖于Linux2.6内核,如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型。Linux内核也是作为硬件与软件栈的抽象层。
2.1.2 系统库和Android运行时环境
系统库包括九个子系统,分别是图层管理、媒体库、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc。Android运行时环境包括核心库和Dalvik虚拟机,前者既兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数,又包括了Android的核心库,比如android.os、android.net、android.media等等。后者是一种基于寄存器的java虚拟机,Dalvik虚拟机主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。
Android包含一个核心库的集合,提供大部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。每一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例,运行在他们自己的进程中。Dalvik虚拟机设计成在一个设备上可以高效地运行多个虚拟机。Dalvik虚拟机的可执行文件格式是.dex,dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式,适合处理器速度和内存容量有限的系统。
2.1.3 应用程序框架层
该层是Android应用开发的基础,开发人员大部分情况是在和它打交道。应用程序框架层包括活动管理器、窗口管理器、内容提供者、视图系统、包管理器、电话管理器、资源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服务十个部分。在Android平台上,开发人员可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。并且,任何一个应用程序都可以发布自身的功能模块,而其它应用程序则可以使用这些已发布的功能模块。基于这样的重用机制,用户就可以方便地替换平台本
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