一卡通在數(shù)字化校園整合中的關鍵技術研究

文章出處：http://56733.cn 作者：裴 沛   人氣： 發(fā)表時間：2011年11月23日

前言 

    在高校數(shù)字化校園的發(fā)展過程中，越來越多的高校建設了校園網工程和一卡通工程，但是由于校園網的建設往往和校園一卡通的建設時間不同，互有先后，并且，兩種體系的技術也在不斷的發(fā)展和變化，造成校園網及其基于校園網建立的各種應用系統(tǒng)和校園一卡通系統(tǒng)的相對獨立性。 

    本文就如何解決上述的問題，把一卡通系統(tǒng)和校園網系統(tǒng)有機的融合起來，構建新型的、高度整合的數(shù)字化校園模型．提出了基于一卡通的“1+x”整合思路。

一、一卡通在數(shù)字化校園中的特點和定位 

1．一卡通的系統(tǒng)特點 

    校園一卡通系統(tǒng)是利用計算機、網絡、終端等設備，充分發(fā)揮校園網絡的優(yōu)勢，借助卡片載體，實現(xiàn)先進的信息化管理的系統(tǒng)。從IC卡數(shù)據(jù)角度出發(fā)，通過對Ic卡應用流程的系統(tǒng)分析，整個網絡系統(tǒng)可劃分為四個層次，即Ic卡數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、應用。系統(tǒng)注重實時性。 

    校園一卡通系統(tǒng)的運行模式一般有實時通訊和非實時通訊兩種方式。目前主流的校園一卡通系統(tǒng)結合了兩種運行模式．既可以聯(lián)網使用，也可以脫網使用。聯(lián)網時，系統(tǒng)以聯(lián)機通訊方式進行，各種數(shù)據(jù)自動進行交換。一但網絡出現(xiàn)故障，支付識別介質的卡片及終端設備仍然可以脫網正常使用，終端設備具有聯(lián)網／脫 網使用自適應功能。以深圳職業(yè)技術學院的案例為例，網絡硬件系統(tǒng)架構如下： 

    (1)組網技術選擇：校園一卡通主干網采用快速以太網交換?？焖僖蕴W作為現(xiàn)代網絡的主干，無疑是一種經濟的選擇?？焖僖蕴W的主要優(yōu)點在于技術成熟和投入成本低，同時可通過與交換技術的結合．滿足中等規(guī)模的網絡應用的需要。子網采用RS485星型拓撲結構，與以太網通過協(xié)議轉換器進行無縫地聯(lián)接，保證數(shù)據(jù)的實時傳送
    (2)網絡通信協(xié)議的選擇：在為一卡通系統(tǒng)豐干選擇底層的通信協(xié)議時，為了保證網絡的開放性和兼容性， 選擇TCP／IP作為網絡應用的通信協(xié)議。TCP／IP可支持不同類型操作系統(tǒng)和通信方式的計算機網絡之間的通信，包括以太網、FDDI、令牌環(huán)網、x-25分組交換機網和幀中繼網等。子網選擇RS485通信協(xié)議。采用RS485通信協(xié)議可以降低造價，使一個終端設備的通信距離擴展到1200M ．遠超過以太網終端設備100M 的局限。 

2．一卡通在校園網中的定位 

    在大多數(shù)情況下，典型意義上的校園一卡通系統(tǒng)．是基于IC卡食堂飲食消費系統(tǒng)發(fā)展而來，由于其涉及經濟消費、強調身份
認證和授權的特性，繼而在門禁和通道、考勤等對身份識別、認證要求嚴格的應用中擴展開來，并向校園網的其他領域擴充，例如圖書館的借書卡、醫(yī)務室的醫(yī)療卡，當然這些子系統(tǒng)在發(fā)展過程中，是以接口對接的方式進行耦合。 

    對于高校校園網中不同的應用系統(tǒng)來說，各個系統(tǒng)都有自己獨立的用戶管理和權限管理系統(tǒng)，即擁有自己獨立的認證和授權方式。為了消除這些信息孤島和應用孤島，信息資源的整合和應用整合，是目前校園網發(fā)展的目標之一。不同的系統(tǒng)分別代表著分布式系統(tǒng)的不同安全域，它們之間相互不信任。而統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)，就是要在本來相互不信任的安全域之間，建立信任關系。一卡通系統(tǒng)在身份認證和密碼識別以及用戶授權方面具有優(yōu)良的特性，由此，建立以一卡通的身份認證為基礎的數(shù)字化校園的模型是可行的。

二、基于一卡通“1+X”模型的資源整合系統(tǒng)結構 

1．“1+X”模型的提出 

    (1)一個“數(shù)字化”基礎平臺：通過以上的分析，不難發(fā)現(xiàn)，利用校園智能卡的基礎信息，作為統(tǒng)一身份認證的基礎平臺，有得天獨厚的優(yōu)勢．以校園一卡通系統(tǒng)為基礎，構建統(tǒng)一的身份認證平臺，繼而構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺、統(tǒng)一的門戶接人平臺、統(tǒng)一的開發(fā)管理平臺是切實可行的．并可以縮短開發(fā)過程，減少費用。
    (2)X 個應用系統(tǒng)：x 個應用系統(tǒng)包括校園網全部的應用子系統(tǒng)、校園卡的若干子系統(tǒng)，在一個基礎平臺、統(tǒng)一身份認證以及統(tǒng)一門戶的支撐下．實現(xiàn)真正的集成整合、數(shù)據(jù)共享和傳遞。 

2．“1+X”模型中的關鍵問題 

    數(shù)據(jù)資源的整合，是模型的關鍵，在以往的數(shù)據(jù)交換和整合平臺的解決辦法中，有兩種主要的方法： 

    (1)建立全新的中央數(shù)據(jù)中心模式：該模式是針對原有各個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、重復定義的弊病，按照《教育管理信息化標準》重新建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。它具有規(guī)范的數(shù)據(jù)定義，是校園各個應用子系統(tǒng)的超集。 

    該模式的缺點是： 因為幾乎是構建一個全新的超級系統(tǒng)，不僅放棄了原有的系統(tǒng)，而且需要對原有的系統(tǒng)進行仔細的分析．涉及全校教學生活的各個主要面，投入巨大，造價昂貴，開發(fā)周期長，失敗的風險也大。它比較合適校園原有應用子系統(tǒng)比較少．校園網應用系統(tǒng)建立尚不克善的情況。 

    (2)統(tǒng)一授權，單點登陸模式：這種模式不對各個應用子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫底層的重新構建，甚至不進行任何整合，該模式認為，各個子系統(tǒng)的生命周期不同． 沒有必要進行整合。故此模式采用統(tǒng)一身份認證，統(tǒng)一授僅，單點登陸，跨系統(tǒng)漫游的方式。 

    這種模式的局限性在于：各個子系統(tǒng)不相關，不能進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，無法提供精確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，存在信息冗余、信息重疊甚全是信息不一致的現(xiàn)象。它比較適合于所有的啞用于系統(tǒng)都是自己開發(fā)的學校采用。 

3．“1+X”模型中的特點 

    在“1+x”的模型中．虛擬數(shù)據(jù)中心的提出是指采用元數(shù)據(jù)管理形成的“邏輯數(shù)據(jù)庫”．為用戶屏蔽了下層分散異構的各種數(shù)據(jù)。邏輯數(shù)據(jù)庫是物理數(shù)據(jù)經由元數(shù)據(jù)定義，映射而成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理中心，而不需要改變原來的數(shù)據(jù)結構。這種關鍵技術的采用，無疑避免了以上兩種模式的局限性?；?ldquo;1+x”模型的資源整合系統(tǒng)采用基于WebServices的多層體系結構，如圖1昕示。

圖1 數(shù)字圖書館資源整合邏輯架構示意圖

圖2 JetSpeed的基本結構構件圖

2．基于LDAP 目錄服務實現(xiàn)統(tǒng)一身份認證

    統(tǒng)一身份認證是圖書館提供實現(xiàn)資源整合，提供個性化服務的基本前提和基礎。以前系統(tǒng)由于來自于不同的廠一商，每個系統(tǒng)都有自己獨立的用戶訪問認證體系。作為信息門戶是對所有系統(tǒng)的整合，以統(tǒng)一的門戶展現(xiàn)出來，因而，圖書館資源整合門戶統(tǒng)一身份認證應當包括認證整合、統(tǒng)一用戶授權及單點登錄。 

    資源整合系統(tǒng)采用LDAP目錄存儲用戶信息，并進行授權管理．為所有整合的應用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的身份認證。LDAP
(Lightweight Directory Access Protoco1)是輕量級目錄訪問協(xié)議，是跨平臺的國際標準，提供分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)存取，它的特性有以下兩點：(1)目錄服務器是跨平臺的，容易擴展。(2)LDAP的讀取速度迅速，不適合經常需要寫入的環(huán)境。用于身份認證的用戶信息大多數(shù)情況下只讀不寫，故此LDAP非常合適用于身份認證系統(tǒng)。 

    資源整合系統(tǒng)采用基于角色的權限管理。用角色對用戶群進行分類，也就是基于角色決定用戶的訪問權限。如果一個用戶屬
于多個角色，就具有多種權限。LDAP中目錄是按照樹型結構組織的， 目錄由條目(Entry) 組成。條目是具有區(qū)別名DN
(Distinguished Name)的屬性集合。LDAP中條目的組織一般按照地理位置和組織關系進行組織，非常直觀。

3．采用W ebService技術跨應用認證集成 

    對資源進行整合時，需要對不同的應用進行認證集成，這涉及到跨應用集成的問題，基于WebServices技術的統(tǒng)一身份認證機制見．圖3

圖3 WebServices統(tǒng)一身份認證業(yè)務流

四、結束語 

    隨著IT技術的不斷發(fā)展、數(shù)字教學資源概念的出現(xiàn)，傳統(tǒng)教學出現(xiàn)新的改變，服務理念進一步提升?；谝豢ㄍ?ldquo;1+x”模型的校園資源整合，將由原來的單一服務轉向多元化服務。高校教學資源的高度整合本質上就是做大、做強、做優(yōu)、高效。所以，整合高?，F(xiàn)有一卡通資源和校園網資源來構建數(shù)字化校園概念下的一卡通中心是關鍵的第一步。

    作者簡介：廣東省深圳職業(yè)技術學院信息中心 裴沛