基于eio的教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

左海春++齊德昱

摘要：教育運(yùn)營支撐系統(tǒng)是基于EIO軟件開發(fā)模型進(jìn)行研究開發(fā)的。該系統(tǒng)是教育部主導(dǎo)下的一個計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，作為教育卡運(yùn)營管理與服務(wù)機(jī)構(gòu)的工作支撐系統(tǒng)，用于支撐教育卡的從制卡、發(fā)卡到使用的全套業(yè)務(wù)，以及數(shù)據(jù)中心管理平臺功能。本系統(tǒng)采用了EIO軟件發(fā)開模式，EIO的核心思想是數(shù)據(jù)的抽取注入，通過對客戶端組件的抽取與注入數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能。教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)就基于數(shù)據(jù)抽注的開發(fā)模式進(jìn)行系統(tǒng)研究設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：教育卡；eio；數(shù)據(jù)抽注；B/S結(jié)構(gòu)；OS應(yīng)用系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）29-0082-03

The Design and Implementation of Educational Card Operation Support System Based on EIO

ZUO Hai-chun 1， QI De-yu 2

（1.Guangzhou Nanyang College， Guangzhou 510900， China； 2.South China University of Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract： The educational operation support system is based on the EIO software development model for research and development. This system is a computer application system which is dominated by the Ministry of education. It is used as a work support system for educational card operation management and service organization. It is used to support the business card printing and card issuing to the use. This system uses the EIO software development mode， the core idea of EIO is data extraction and injection， through the extraction of client components and injection data to achieve system function. Educational card operation support system based on the development model of data extraction system design and implementation.

Key words： education card； EIO； data extraction； B/S structure； OS application system

修訂《中國教育集成電路（IC）卡規(guī)范》（試行版），將現(xiàn)有的“校園一卡通”提升為“教育卡”，其主要目的為是加強(qiáng)學(xué)生基本信息與教育卡的規(guī)范化管理，促進(jìn)“校園一卡通”向教育卡的轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)教育卡的可實施性與可操作性；建立安全、可信、共享、統(tǒng)一的學(xué)生基本信息服務(wù)平臺，采用教育卡安全管理與認(rèn)證技術(shù)，促進(jìn)教育信息資源的社會化應(yīng)用。本系統(tǒng)在國家教育部教育管理信息中心的組織指導(dǎo)下，研究開發(fā)了“教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)”。

1 系統(tǒng)設(shè)計要求與開發(fā)環(huán)境選擇

1.1 系統(tǒng)設(shè)計要求

教育卡的管理主體是教育部，具體管理職能授權(quán)“教育卡管理與服務(wù)中心”承擔(dān)。教育卡的發(fā)行管理，采用扁平的“兩級管理、統(tǒng)一發(fā)行”的發(fā)行管理模式。發(fā)行的業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)分為“教育卡中心、教育卡發(fā)行單位”兩級。教育卡中心負(fù)責(zé)國家教育行業(yè)的教育卡發(fā)卡的統(tǒng)一業(yè)務(wù)處理與統(tǒng)一管理，負(fù)責(zé)教育卡業(yè)務(wù)的全面運(yùn)營。教育卡發(fā)行單位是教育卡的基層發(fā)行單位。教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)（Education Card Operating Supporting System， ECOSS）是一個計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，為教育卡運(yùn)營管理與服務(wù)機(jī)構(gòu)的工作提供支撐，用于支撐教育卡的從制卡、發(fā)卡到使用的全套業(yè)務(wù)，以及數(shù)據(jù)中心管理平臺功能。

1.2 開發(fā)環(huán)境選擇

本系統(tǒng)開發(fā)采用基于B/S結(jié)構(gòu)，在EIO（ Extract and Injection Oriented）開發(fā)模式下客戶端與服務(wù)端可以實現(xiàn)獨(dú)立開發(fā)?？蛻舳碎_發(fā)，對于瀏覽器客戶端的開發(fā)環(huán)境與工具，采用HTML5+JavaScrip技術(shù)，客戶組件與服務(wù)端通信通過系統(tǒng)提供的視圖引擎VE與抽注API實現(xiàn)，它們均為基于Javascript的，客戶端與服務(wù)端通信數(shù)據(jù)格式可以json、xml、svc等形式。服務(wù)端開發(fā)，主要包括消息處理器的開發(fā)與資源工廠的開發(fā)。消息處理器的功能是分析客戶端的消息，根據(jù)消息內(nèi)容調(diào)用資源工廠的資源接口來獲得數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)組織為客戶端所需的形式發(fā)送到客戶端。

2 教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)分析與構(gòu)建

2.1 架構(gòu)模式選擇

本系統(tǒng)使用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用開發(fā)框架-EIO（Extract and Injection Oriented）軟件開發(fā)模式來研究，設(shè)計，實現(xiàn)。EIO的核心思想是數(shù)據(jù)的抽取注入。數(shù)據(jù)抽取包括資源庫的數(shù)據(jù)抽取和交互組件的數(shù)據(jù)抽取，數(shù)據(jù)注入是指將數(shù)據(jù)輸入到交互組件。交互組件是指人機(jī)交互界面上的實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入輸出交互的元素?？刂平M件有文本輸入輸出框、組合框、按鈕、復(fù)選框、列表等等。注入是指將數(shù)據(jù)輸入到交互組件，而抽取是指將交互組件的數(shù)據(jù)傳輸出來，本系統(tǒng)的交互組件主要為表格來實現(xiàn)。

2.2 EIO框架原理

EIO框架是EIO模式的支撐環(huán)境與工具，由于支撐開發(fā)者開發(fā)基于EIO模式的軟件。

2.3 開發(fā)方法與流程

基于EIO的開發(fā)方式，主要包括客戶端交互界面開發(fā)、資源工廠開發(fā)及系統(tǒng)配置三大部分。1）交互界面開發(fā)：利用客戶端交互界面工具編寫界面—編寫組件抽注模塊—掛接抽注信息；2）消息處理器的開發(fā)：在客戶端分別開發(fā)每個動作代表的消息的消息處理器（發(fā)送與接收），在服務(wù)端開發(fā)處理客戶端信息的信息處理器器。3）資源工廠開發(fā)：實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取接口，可以采用任何軟件開發(fā)工具；4）系統(tǒng)配置：配置客戶端抽注消息、資源接口之間的關(guān)聯(lián)；

3 教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能分析與設(shè)計

根據(jù)教育卡需求，設(shè)計的主要功能子系統(tǒng)包括：教育數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)，卡申辦系統(tǒng)，教育數(shù)據(jù)管理與審批系統(tǒng)，卡發(fā)行系統(tǒng)，制卡管理系統(tǒng)，制卡受理系統(tǒng)，卡證書管理，卡設(shè)備管理系統(tǒng)，卡應(yīng)用申請系統(tǒng)，教育卡用戶管理系統(tǒng)，發(fā)行機(jī)構(gòu)用戶管理系統(tǒng)，卡服務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，教育卡門戶網(wǎng)站，教育卡門戶內(nèi)容管理。

3.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

每個子系統(tǒng)開發(fā)方式根據(jù)eio原理進(jìn)行發(fā)開實現(xiàn)，子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2示。

3.3 系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計

本文對教育卡工作流程進(jìn)行深入研究分析，每個子系統(tǒng)在滿足自身業(yè)務(wù)需求及安全、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)平臺基礎(chǔ)上，實現(xiàn)功能開發(fā)。現(xiàn)主要功能模塊設(shè)計說明如下：

1）教育數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)。主要完成教育卡個人數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)收集，校驗，發(fā)布，它是教育卡數(shù)據(jù)信息的來源，必須保障數(shù)據(jù)的真實性、可靠性、完整性，所以在收集數(shù)據(jù)時，必須進(jìn)行內(nèi)外數(shù)據(jù)校驗（與學(xué)籍?dāng)?shù)據(jù)比對等方式）或人工篩選，如采集人個相片，必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖R別算法保障數(shù)據(jù)有效性。主要實現(xiàn)基本信息錄入，家庭信息錄入，入學(xué)信息錄入，成績信息錄入，畢業(yè)信息錄入；其功能是增加，修改，刪除，查詢各類信息，并能實現(xiàn)批量導(dǎo)入及導(dǎo)出；對輸入信息進(jìn)行有效性，一致性，完整性驗證，特別是對個人相片進(jìn)行識別保存都有嚴(yán)格的算法來完成

2）教育卡申辦系統(tǒng)與卡發(fā)行系統(tǒng)?？ㄉ贽k系統(tǒng)主要功能完成“機(jī)構(gòu)批量申請”、“個體申請”，完成不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行批量申請，數(shù)據(jù)導(dǎo)出，及所屬機(jī)構(gòu)學(xué)生、人員個體申請辦卡業(yè)務(wù)。主要功能是上報“發(fā)卡數(shù)據(jù)”（包括照片）到教育卡數(shù)據(jù)中心?？òl(fā)行系統(tǒng)主要功能完成“機(jī)構(gòu)批量發(fā)行”，“個人發(fā)行”，“查詢統(tǒng)計”，“導(dǎo)出數(shù)據(jù)操作”，主要功能完成回收制卡回盤數(shù)據(jù)及卡發(fā)行。實現(xiàn)人員身份鑒權(quán)證書的簽發(fā)、發(fā)布、凍結(jié)、解凍、撤銷、更新等功能。

3）教育數(shù)據(jù)管理與審批系統(tǒng)。對“發(fā)卡數(shù)據(jù)”進(jìn)行“合規(guī)性檢查后”（例如，照片的合規(guī)性檢查等）后，生成“卡1數(shù)據(jù)庫”；卡數(shù)據(jù)中心對“卡1數(shù)據(jù)”的本批數(shù)據(jù)與“教育部學(xué)籍?dāng)?shù)據(jù)庫”進(jìn)行校驗。將接收的卡發(fā)行數(shù)據(jù)，采用“漏斗”原理與規(guī)則，進(jìn)行與學(xué)籍?dāng)?shù)據(jù)庫的“數(shù)據(jù)一致性、學(xué)籍正確性”的嚴(yán)格核對，得到“學(xué)籍?dāng)?shù)據(jù)庫”認(rèn)可的數(shù)據(jù)，作為可以制卡發(fā)卡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立可制卡發(fā)卡的“卡2數(shù)據(jù)”；在“卡2數(shù)據(jù)”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行教育卡中心的卡數(shù)據(jù)生成處理，生成“卡3數(shù)據(jù)”（包括教育卡的全部個人化信息，包括SSN號、個人鑒權(quán)證書、需要全部寫入教育卡的全部數(shù)據(jù)）和“卡4數(shù)據(jù)”（需要發(fā)給制卡廠家的“個人化表面打印的基本數(shù)據(jù)”）。其主要功能對制卡發(fā)卡數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗與審核，生成可信數(shù)據(jù)。對教育卡相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行面向決策與知識形態(tài)的存儲、加工、轉(zhuǎn)換、多維分析，形成數(shù)據(jù)倉庫，供各種應(yīng)用共享與綜合查詢、統(tǒng)計及決策分析；

4）制卡管理與受理系統(tǒng)。制卡管理系統(tǒng)主要功能完成數(shù)據(jù)分包，制卡任務(wù)分配、查看，任務(wù)審核，查看制卡進(jìn)度，以及回盤數(shù)據(jù)管理（接收與上傳功能）和查詢統(tǒng)計等功能。制卡受理系統(tǒng)主要功能完成制卡受理，數(shù)據(jù)接收，狀態(tài)上報，回盤數(shù)據(jù)上報，歷史任務(wù)查看與統(tǒng)計，為了數(shù)據(jù)安全性，整個過程數(shù)據(jù)不傳遞，最終制卡數(shù)據(jù)通過加密接口從數(shù)據(jù)中心直接導(dǎo)入制卡機(jī)器完成制卡。

3.4 關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

3.4.1 數(shù)據(jù)發(fā)布

對于制卡受理子系統(tǒng)中的制卡商，由于無權(quán)直接訪問教育數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，但按照需求必須供其共享，所以需要考慮安全的共享方式。本系統(tǒng)采用基于分布規(guī)則的動態(tài)發(fā)布方式來解決，我們設(shè)計開發(fā)了“發(fā)布規(guī)則設(shè)置解析器”和”分布引擎”二個功能域。發(fā)布規(guī)則設(shè)置解析器負(fù)責(zé)根據(jù)制卡所需數(shù)據(jù)需求發(fā)布規(guī)則以及解析規(guī)則。

3.4.2 客戶端緩存技術(shù)

客戶端一次性加載大量的數(shù)據(jù)，會導(dǎo)致客戶端組件響應(yīng)很慢，為了改善用戶的體驗，在客戶端使用cookies對象進(jìn)行分批加載緩存。在客戶端建一個緩存類，當(dāng)頁面請求數(shù)據(jù)時候直接可以從緩存器中注入部分?jǐn)?shù)據(jù)至頁面表格控件中，另外這個緩存類必須每隔2-3分鐘或通過手動操作和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同步，并更新緩沖類的數(shù)據(jù)，更新的數(shù)據(jù)再一次注入表格控件中。這樣數(shù)據(jù)的加載在客戶端后臺進(jìn)行，改善了用戶體驗。

3.5 教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)安全性分析

3.5.1 安全策略

系統(tǒng)中，采用三種二次認(rèn)證方式：二次口令、數(shù)字證書與硬數(shù)字證書。這三種方式的認(rèn)證強(qiáng)度依次增加。個人身份采用二次認(rèn)證方式。人個在進(jìn)行操作前，有管理人員授予一個臨時的口令。臨時口令有規(guī)定的有效期，有效期過后失效。如果需要重新操作，必須再次有管理員授予一個新的口令。機(jī)構(gòu)成員采用數(shù)字證書進(jìn)行雙向的身份認(rèn)證。機(jī)構(gòu)進(jìn)行關(guān)鍵操作時，系統(tǒng)要求操作者出示都有PIN碼和私鑰的數(shù)字證書及相關(guān)的接頭信息。機(jī)構(gòu)的數(shù)字證書可以存儲在操作者的客戶端或者移動存儲設(shè)備上。系統(tǒng)中卡密碼采用硬數(shù)字證書，與數(shù)字證書類似，主要區(qū)別是C端的加密與加密及條件判斷的實現(xiàn)代碼以及數(shù)字證書，均存儲并且運(yùn)行在獨(dú)立封閉的IC卡中。能起到抗代碼逆向分析，抗木馬欺篡改攻擊，抗病毒篡改，具有銀行級別的安全。

3.5.2 應(yīng)用級日志技術(shù)

對于本系統(tǒng)的審核等關(guān)鍵操作，建立嚴(yán)密的應(yīng)用級日志機(jī)制。為實現(xiàn)日志機(jī)制，系統(tǒng)在服務(wù)端設(shè)置一個獨(dú)立的進(jìn)程監(jiān)控器，負(fù)責(zé)記錄操作員對系統(tǒng)的操作，并且進(jìn)行動態(tài)審計，發(fā)現(xiàn)問題及時報警并根據(jù)一種程度決定是否中斷系統(tǒng)工作。

采用Rootkit工具掛接在系統(tǒng)的核心層，與應(yīng)用系統(tǒng)的操作進(jìn)行握手：應(yīng)用系統(tǒng)沒做一件關(guān)鍵操作，首先提交到該監(jiān)控器審計。監(jiān)控器對于不合法的操作予以拒絕，而對于重要操作予以登記，形成日志。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)是基于eio軟件開發(fā)模型進(jìn)行研究開發(fā)的，用于教育卡運(yùn)營管理與服務(wù)機(jī)構(gòu)的工作支撐系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)中心，制卡發(fā)卡中心，卡服務(wù)中心，卡管理中心。實現(xiàn)了各類教育卡數(shù)據(jù)的采集、生成等全過程的管理與服務(wù)；教育卡制卡制證過程的管理；面向持卡人提供相關(guān)的服務(wù)和教育卡相關(guān)的行業(yè)管理職能。實現(xiàn)了各系統(tǒng)功能的在線處理，以及不同系統(tǒng)平臺之間的數(shù)據(jù)安全交互；本系統(tǒng)既能集中部署在一個局域網(wǎng)內(nèi)，也能分布部署在不同地域。

本文所設(shè)計的教育卡運(yùn)營支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)了教育卡從制卡、發(fā)卡、服務(wù)管理的全套業(yè)務(wù)，以及數(shù)據(jù)中心管理平臺功能，可實現(xiàn)分布式或集中部署，可實現(xiàn)跨平臺操作甚于移動端操作。具有良好的系統(tǒng)運(yùn)營性能，及安全性。

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