校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用

董昀

摘要：本文研究的主要內(nèi)容是我校一卡通平臺的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與實現(xiàn)的過程，對在執(zhí)行一卡通的過程中遇見的問題以及解決問題的辦法的分析。以一卡通作為管理手段，實現(xiàn)對消費子系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、控電管理系統(tǒng)、學(xué)生宿舍寬帶計費系統(tǒng)以及系統(tǒng)管理等整個校園的全面化管理。

關(guān)鍵詞：一卡通 全面管理 系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0178-02

1 引言

當(dāng)今社會發(fā)展的趨勢必然是信息化管理。隨著國家數(shù)字化、信息化管理工作的逐步推進(jìn)，國家采取信息化管理日常工作成為我國國情發(fā)展的必然方向，而教育管理系統(tǒng)的信息化是我國國情實現(xiàn)信息化管理工作的一項基礎(chǔ)性工程。在1998年到1999年兩年期間，由于校園機(jī)房管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，不少校園內(nèi)都出現(xiàn)了上機(jī)卡，但也是從1999年開始，PHILIPS MIFARE1出現(xiàn)了，這就使得一個全新的校園卡市場出現(xiàn)在了眾多消費者的面前。數(shù)字信息化校園概念的第一次出現(xiàn)是在九十年代的美國。隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，國家對高校的日常管理工作也提出了更高的要求，管理的內(nèi)容也是在逐年的增加，總之，隨著高校管理工作要求的整體提高，建設(shè)高效的信息化校園管理的想法和思路已經(jīng)滲透到各所高校當(dāng)中，并且成為學(xué)校建設(shè)工作要點之一。

一卡通系統(tǒng)的運作方式是：一卡、一庫、一網(wǎng)，它除了可以簡單快捷的完成校園的日常管理工作外，還可以及時的為我校的教學(xué)、科研后勤等工作部門提供信息，總之，使用一卡通系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種不同的管理功能。目前，在全國范圍內(nèi)都廣泛使用著各種類型的一卡通，從一卡通使用的行業(yè)范圍來分類，一卡通可以分為：校園一卡通、企業(yè)一卡通、市政一卡通以及社保卡等。由于推動著各行各業(yè)快速發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，以及不斷變化著的市場需求也促進(jìn)著行業(yè)的進(jìn)步，因此一卡通系統(tǒng)的快速發(fā)展也成為市場發(fā)展的必然趨勢?！耙豢ㄍā毕到y(tǒng)采用非接觸式IC卡結(jié)合射頻識別技術(shù)作為它的工作原理，一卡通系統(tǒng)有四個組成部分：智能卡、讀寫終端、網(wǎng)絡(luò)及計算機(jī)。起初，一卡通系統(tǒng)就是幾個小的系統(tǒng)的簡單組合，逐漸發(fā)展到多個系統(tǒng)的復(fù)雜點的組合，其性能也在不斷的進(jìn)步著。

2 相關(guān)工作

隨著高校實現(xiàn)信息化建設(shè)校園的推展，數(shù)字化管理校園的技術(shù)已逐步成熟。校園一卡通的應(yīng)用范圍也在不斷的增加，涉及到的領(lǐng)域也是越來越多。由于一卡通系統(tǒng)的自身優(yōu)勢，各高校都逐步的加入到使用一卡通的隊伍中來，但在實施校園一卡通系統(tǒng)的過程當(dāng)中會遇見和需要解決的問題有很多，最主要的是技術(shù)支持的問題。其最為關(guān)鍵性的技術(shù)包括有：系統(tǒng)平臺的開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)信息的構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫平臺的安全，終端產(chǎn)品，卡的安全，網(wǎng)絡(luò)布置及安全問題。

所謂系統(tǒng)平臺就是指在電腦里讓軟件運行的系統(tǒng)環(huán)境，包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境，校園一卡通系統(tǒng)的實現(xiàn)首先也需要個系統(tǒng)平臺，只有有了這個平臺才可以將各個部門的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行信息鏈接，最終實現(xiàn)數(shù)字化校園。一卡通系統(tǒng)的核心平臺，它必須包含有以下功能：對一卡通主機(jī)系統(tǒng)的中心管理和維護(hù)，數(shù)據(jù)的交換，交易的同步，用戶和設(shè)備的管理，系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置以及環(huán)境的設(shè)置。

3 一卡通系統(tǒng)建設(shè)

構(gòu)建校園一卡通的目的是為了提高學(xué)校的信息化管理水平，因此一卡通系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該以人們的實際需求為出發(fā)點，以安全、實用、經(jīng)濟(jì)、簡便為原則，所設(shè)計的系統(tǒng)必須要滿足學(xué)校這一特定系統(tǒng)行業(yè)的需求。

一卡通系統(tǒng)既要具備金融服務(wù)的功能，同時也要具備日常管理的功能，從其使用的范圍來看，學(xué)校內(nèi)使用的校園一卡通系統(tǒng)需要具備以下幾個特點：

首先，系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該具備有先進(jìn)的技術(shù)支持，這樣才能滿足校園內(nèi)大量的電子化工作的需求，但我們也不能盲目的去追求一些不成熟的技術(shù)以及一些不適應(yīng)的功能；其次，所設(shè)計的系統(tǒng)必須具備高度的可靠性，這樣即使系統(tǒng)發(fā)生了以外故障，或者遭到人為破壞時，能夠確保數(shù)據(jù)的完整性、一致性和準(zhǔn)確性。最后，由于一卡通系統(tǒng)服務(wù)的對象包含有各個管理層的，因此其功能的設(shè)計必須滿足操作簡單，容易學(xué)會。

3.1 需求分析

3.1.1 安全需求

確保一卡通系統(tǒng)的安全實現(xiàn)是各高校實現(xiàn)一卡通系統(tǒng)必須要解決的一項重大問題，一卡通系統(tǒng)的安全需求主要包括以下幾個部分：（1）終端設(shè)備安全需求。通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備向計算機(jī)輸入程序以及數(shù)據(jù)的、或者直接用來接收輸出處理結(jié)果的設(shè)備就是終端設(shè)備。由于終端設(shè)備是整個網(wǎng)絡(luò)中安全系數(shù)相對薄弱的環(huán)節(jié)，終端設(shè)備的安全是直接關(guān)系到信息系統(tǒng)安全的根源，我們?nèi)绻胝麄€校園網(wǎng)是一個安全的校園環(huán)境就必須要確保終端設(shè)備的安全。為了確保校園卡在執(zhí)行交易與傳輸數(shù)據(jù)時的安全穩(wěn)定性，收費終端設(shè)備使用PSAM卡接口模式。（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。校園一卡通是采用校園專用的局域網(wǎng)以及校園網(wǎng)兩種方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方面的傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，需要使用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)隊一卡通系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。（3）數(shù)據(jù)需求。對于一卡通系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)是一卡通系統(tǒng)最為核心的部分，數(shù)據(jù)是否安全直接影響到整個系統(tǒng)是否能夠正常運行。因此我們必須采取一切措施來確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。

數(shù)據(jù)加密：對于一卡通系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，是采用了一定的加密算法加密之后保存在系統(tǒng)中的，對在系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，系統(tǒng)自動添加了采用特定算法產(chǎn)生的冗余校驗碼，所有子系統(tǒng)在讀寫系統(tǒng)數(shù)據(jù)時需要通過密鑰認(rèn)證，一旦有用戶或者非法入侵者對存儲芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了篡改，可以快速的被識別出來。就是說系統(tǒng)有自動識別被篡改的數(shù)據(jù)的能力；當(dāng)數(shù)據(jù)遭到人為破壞時可以馬上自動恢復(fù)數(shù)據(jù)，從而保證了傳輸?shù)男畔⒌臏?zhǔn)確性和可靠性。

數(shù)據(jù)備份：雖然數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中被嚴(yán)防死守著，但為了防止因意外情況的發(fā)生而導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生改變的危險，一卡通系統(tǒng)還必須采用當(dāng)今最為先進(jìn)的備份技術(shù)，盡量讓數(shù)據(jù)被篡改的風(fēng)險降到最低，最大限度地減少因丟失數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的損失。數(shù)據(jù)備份的方式除了有傳統(tǒng)的磁盤備份外，對于一些重要的數(shù)據(jù)還可以采取異地備份的雙重備份方式，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。

3.1.2 應(yīng)用軟件需求

構(gòu)建一卡通系統(tǒng)的終極目標(biāo)是為了減輕日常校園管理工作的負(fù)擔(dān)，因此一卡通系統(tǒng)本身應(yīng)該具備易于管理、擴(kuò)展和維護(hù)的特點；同時由于一卡通系統(tǒng)管理模式遍布整個校園，對于不同的用戶群體，他們所提出的需求是不樣的，不同的用戶對于一卡通系統(tǒng)的需求功能也不盡相同，為了滿足以上幾點要求，一卡通系統(tǒng)在軟件的設(shè)計上應(yīng)該采取積木式的模塊化設(shè)計。此種設(shè)計的好處是可以根據(jù)各個部門不同用戶的不同需求進(jìn)行必要的組合。一卡通系統(tǒng)用戶可以根據(jù)不同部門的工作需求來選擇子系統(tǒng)的軟件設(shè)計模式，也可以根據(jù)要求來開發(fā)特定的子系統(tǒng)，為了滿足所有的條件，一卡通系統(tǒng)必須要采取這種靈活多變的的應(yīng)用模式。

3.1.3 卡片需求

一卡通系統(tǒng)的載體就是帶有芯片的卡，要想一卡通系統(tǒng)在校園內(nèi)能夠順利的運行著，對于卡片的要求是必不可少的。因此卡片的安全問題也不容小視，為了防止意外丟失的卡被濫用，每張卡都應(yīng)采取一卡一密的加密機(jī)制；為了防止卡被復(fù)制偽造，可以在卡上加入用戶的個人信息，再采用專門算法。由于一卡通用戶眾多，同一個時間點用卡的人數(shù)可能有很多，需要確保的是多張卡片在一起使用時相互之間不會受到干擾。

卡的使用壽命是越長越好，可以減少換卡的麻煩，如今使用的卡的壽命一般都是10年以上，讀寫次數(shù)也高達(dá)10萬次。同時卡片還需要能夠防水防熱。

3.2 一卡通建設(shè)

根據(jù)我校建設(shè)一卡通系統(tǒng)平臺的具體要求，我們不斷對目前市場上相關(guān)產(chǎn)品的調(diào)研和比較，再通過競標(biāo)的方式，最后選定與合肥電信公司合作，來建設(shè)屬于我們學(xué)校的一卡通平臺。電信公司選擇的系統(tǒng)是翼機(jī)通系統(tǒng)，首先他們吃透文達(dá)學(xué)院對一卡通系統(tǒng)提出的眾多要求，再通過對文達(dá)學(xué)院實際校園的綜合考察后，設(shè)計出具有針對性的一卡通系統(tǒng)的絡(luò)拓樸圖如圖1所示。

一卡通平臺的軟件產(chǎn)品采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)，平臺的體系結(jié)構(gòu)模式是：C/S和B/S結(jié)構(gòu)以及多層結(jié)構(gòu)結(jié)合的模式；結(jié)構(gòu)設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，日后，隨著軟件需求功能的增加，以及對系統(tǒng)的維護(hù)都比較容易實現(xiàn)，經(jīng)過授權(quán)，文達(dá)學(xué)院也可以自行設(shè)計和自主構(gòu)建這些標(biāo)準(zhǔn)模塊，同時也可以按不同的部門生成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。

使用的系統(tǒng)是ASP.NET，之所以選擇這個系統(tǒng)，是因為該系統(tǒng)具有高性能、穩(wěn)定安全的特點。執(zhí)行能力強(qiáng)，這種工具在使用的過程中對于通用的語言只需要編譯一次就好，不需要每次都進(jìn)行編譯，所以說他的執(zhí)行力強(qiáng)。易于操作，因為操作頁面和網(wǎng)站的構(gòu)建都比較簡單，縮短開發(fā)周期。便于管理，這種工具使用的字符比較單一，可以在特殊環(huán)境下實現(xiàn)無縫連接。在對信息庫的訪問過程當(dāng)中，系統(tǒng)使用的是。NET的結(jié)構(gòu)，ADO.NET可以實現(xiàn)與ADO的對應(yīng)。ADO.NET種類比較多，可以實現(xiàn)不同類型的系統(tǒng)與信息庫進(jìn)行融合、連接、查看以及調(diào)整記錄和清楚的功能。具體的目標(biāo)有：使用數(shù)據(jù)器可以實現(xiàn)將需要的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中返回，根據(jù)一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求分析，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫有文檔數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫，關(guān)系數(shù)據(jù)庫里有：學(xué)生和教師信息的數(shù)據(jù)庫、學(xué)生的成績數(shù)據(jù)庫、教室、教材資源信息數(shù)據(jù)庫；文檔類的數(shù)據(jù)庫包括有學(xué)校的一些規(guī)章制度、新聞動態(tài)、教學(xué)管理文件等。

隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)校管理方面也有著越來越多、越來越高的要求，因此，對一卡通系統(tǒng)的應(yīng)用功能也需要不斷的發(fā)展增加。自從我校一卡通系統(tǒng)構(gòu)建成功之后，其后續(xù)功能的維護(hù)以及擴(kuò)展也成為整個管理者需要考慮的一個重要的課題。為了獲得更加可靠的資源以及交流通信的流暢，需要對系統(tǒng)安排三層的安全模式，防止數(shù)據(jù)資料的意外流失或者黑客對數(shù)據(jù)的隨意篡改。安裝防火裝備作為系統(tǒng)的第一個保護(hù)層，先隔離外界的訪問，防止數(shù)據(jù)遭到人為的破壞，當(dāng)用戶再次登錄界面時，需要通過密碼驗證。第三層防護(hù)是基于數(shù)據(jù)庫的安全考慮，確保資料庫當(dāng)中的表科學(xué)合理。我校一卡通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布圖如圖2。

4 結(jié)論與未來工作

組建校園一卡通系統(tǒng)需要使用到很多方面的知識，列如系統(tǒng)的構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、軟件的應(yīng)用以及安全問題的解決等。我們在分析和規(guī)劃其中的每一個模塊時，都需要去學(xué)習(xí)大量相關(guān)的知識，有時遇見解決不了的問題，還需要找專家咨詢請教。由于本人專業(yè)水平不高，缺少實踐方面的經(jīng)驗，再加上受到時間以及其他一些客觀條件的限制，所以本人所設(shè)計研究的一卡通系統(tǒng)還存在很多不足的地方，和真正實現(xiàn)智能化管理校園的一卡通還差的很遠(yuǎn)。在日后具體的使用過程中，我們會不斷地去改進(jìn)和完善我們的一卡通系統(tǒng)，爭取通過我們的一卡通系統(tǒng)最終去實現(xiàn)更多更大領(lǐng)域的一卡通管理系統(tǒng)。

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