XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Разработка программы для управления процессами операционной системы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Андреев А.Н. 1

---

1Многопрофильный колледж федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тамбовский государственный технический университет»

Мосягина Н.Г. 1

---

1Многопрофильный колледж федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тамбовский государственный технический университет»

Работа в формате PDF

173.7 KB

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях информатизации общества вопросы обеспечения информационной безопасности и контроля доступа к вычислительным ресурсам приобретают особую значимость. Операционная система Windows, являясь наиболее распространённой платформой для персональных компьютеров, предоставляет пользователям широкие возможности по запуску произвольных приложений. Однако эта свобода создаёт серьёзные риски: от несанкционированной установки вредоносного программного обеспечения до нарушения корпоративных политик безопасности и снижения производительности системы.

Существующие штатные средства контроля приложений в Windows (такие как AppLocker и Software Restriction Policies) имеют существенные ограничения: они доступны только в старших редакциях операционной системы (Enterprise, Education), требуют сложной настройки через групповые политики и глубоких знаний в области администрирования. Это делает их малопригодными для малых организаций, образовательных учреждений и домашних пользователей.

В связи с этим возникает потребность в простом, эффективном и доступном инструменте контроля процессов, который мог бы работать на любых версиях Windows без необходимости сложной настройки и дополнительных лицензи

1.Основная часть

1.1 Обоснование актуальности разработки программы

Современные операционные системы предоставляют пользователям свободу запуска любых приложений, что создаёт риски:

- несанкционированная установка вредоносного ПО;

- нарушение корпоративных политик безопасности;

- снижение производительности из-за фоновых приложений;

- утечка конфиденциальной информации;

- нарушение лицензионных соглашений;

Стандартные средства Windows (AppLocker, Software Restriction Policies) требуют:

- версий Windows Enterprise/Education;

- сложной настройки через групповые политики;

- административных прав для изменения.

Основной задачей разработки программы Process Guardian является простое, эффективное и доступное решение для управления процессами операционной системы для всех версий Windows.

1.2.Назначение и область применения программы

Разработанная программа Process Guardian (защитник процессов) – это специализированное программное обеспечение для автоматического контроля и управления запущенными процессами в операционной системе Windows. Программа реализует механизм принудительного завершения нежелательных процессов на основе предварительно настроенного белого списка разрешённых приложений.

Область применения:

• корпоративная безопасность: ограничение запуска несанкционированного ПО на рабочих местах;

• образовательные учреждения: контроль доступных приложений в компьютерных классах;

• киоски и терминалы: обеспечение работы только разрешённых программ;

• родительский контроль: ограничение доступа детей к нежелательным приложениям;

• производственные системы: предотвращение запуска постороннего ПО на критических рабочих станциях.

1.3 Функциональные возможности программы

Основные функциональные возможности разработанной программы представлены в таблице 1.

Таблица 1- Основные функции программы Process Guardian

Дополнительные возможности программы Process Guardian:

- Расширенный белый список: Более 80 предустановленных системных процессов

- Поддержка Unicode: Корректная обработка имён процессов на любых языках

- Привилегии отладки: Автоматическое получение прав для управления процессами

- Минимальное потребление ресурсов: <1% CPU, ~5 МБ памяти

1.4. Техническая реализация программы

1.4.1 Архитектура программы

Основные функции разработанной программы представлены на рисунке 1. Это просмотр и сканирование процессов операционной системы, проверка разрешеных программ, включенных в «белый список», завершение нежелательных приложений, запись в журнал информации о произведенных действиях.

Рисунок 1 - Архитектура программы

1.4.2 Используемые технологии

Для разработки программы были использованы приложения и технологии [1,2] представленные в таблице 2.

Таблица 2 - Технологии создания программы Process Guardian

Основным элементом разработки программы были функции Windows API .

Windows API включает набор функций, структур данных и констант, предоставляемых перационной системой Windows для разработки приложений. Позволяет программам напрямую взаимодействовать с ОС: создавать окна, управлять ресурсами, работать с файлами, обрабатывать события [3-8].

Ключевые API функции, использованныепри создании программы:

• CreateToolhelp32Snapshot() - создание снимка процессов;

• Process32First() - начало перебора;

• Process32Next() - продолжение перебора;

• OpenProcess() - открытие процесса;

• TerminateProcess() - завершение процесса;

• AdjustTokenPrivileges() - изменение привилегий;

• WideCharToMultiByte() - конвертация Unicode.

1.4.3 Описание работы программы

Разработанная программа обеспечивает безопасность и стабильность работы операционной системы. Описание возможностей защиты операционной системы Windows приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Возможности защиты ОС Windows

Описание мер по предотвращению сбоев:

• защита от моргания интерфейса: исключение процессов explorer.exe, sihost.exe, dwm.exe;

• стабильность ядра: Защита csrss.exe, wininit.exe, services.exe;

• сохранность данных: корректное завершение с освобождением ресурсов.

Примеры использования программы.

Сценарий 1: Образовательный компьютерный класс.

Задача: разрешить только учебное программное обеспечение

Решение: в белый список добавлены браузер, текстовый редактор, среда разработки. Все игры и развлекательные приложения автоматически закрываются.

Сценарий 2: Корпоративный киоск.

Задача: обеспечить работу только одного приложения.

Решение: В белый список включено только целевое приложение и системные процессы. Пользователь не может выйти за пределы заданного интерфейса.

Сценарий 3: Родительский контроль.

Задача: Ограничить доступ к играм .

Решение: Игровые процессы автоматически завершаются, разрешены только образовательные приложения. На рирунке 2 представлен фрагмент программного кода функции ScanAndKillProcesses.

Рисунок 2 - Функция ScanAndKillProcesses (фрагмент исходного кода)

Основной алгоритм работы функции ScanAndKillProcesses:

1. Создание снимка всех запущенных процессов через CreateToolhelp32Snapshot().

2. Последовательный перебор процессов с помощью Process32First() и Process32Next().

3. Проверка каждого процесса на наличие в белом списке.

4. Завершение нежелательных процессов через TerminateProcess().

5. Освобождение ресурсов и логирование результатов.

Функция вызывается циклически каждые 5 секунд до остановки программы пользователем.

Интерфейс программы Process Guardian

В консоли отображается текущий статус мониторинга, интервал проверки (5 секунд) и информация о запущенных процессах. Программа работает в фоновом режиме и фиксирует все действия в лог-файл process_log.txt. Для остановки пользователем предусмотрена команда нажатия клавиши Q.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Process Guardian представляет собой эффективное, простое в использовании и надёжное решение для контроля процессов в операционной системе Windows.

Программа успешно сочетает в себе:

• функциональность – полный контроль над процессами ОС;

• безопасность – защита критических системных компонентов ;

• производительность – минимальное потребление ресурсов;

• удобство – простая настройка и управление.

Программа может быть использована как в образовательных целях (изучение системного программирования), так и в реальных сценариях обеспечения информационной безопасности.

Список использованных источников и литературы

1. Петцольд Ч. «Программирование для Windows». 5-е изд. — М.: Вильямс, 2018. — 896 с.

2. Зыков, С. В.  Программирование : учебник и практикум для вузов / С. В. Зыков. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2026. — 285 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-16031-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/583644 (дата обращения: 28.04.2026).

2. Microsoft Docs. Process Security and Access Rights. — Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/procthread/process-security-and-access-rights

3. Microsoft Docs. Tool Help Library. — Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/toolhelp/tool-help-library

4. Microsoft Docs. CreateToolhelp32Snapshot Function. — Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/tlhelp32/nf-tlhelp32-createtoolhelp32snapshot

5. Microsoft Docs. TerminateProcess Function. — Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/processthreadsapi/nf-processthreadsapi-terminateprocess

6. Microsoft Docs. AdjustTokenPrivileges Function. — Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/windo

7. CodeProject. Process Management in Windows. — Режим доступа: https://www.codeproject.com/Articles/Process-Management-in-Windows

8. Stack Overflow. Terminating processes programmatically. — Режим доступа: https://stackoverflow.com/questions/tagged/process-termination