移動(dòng)式云聯(lián)視頻考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周秋實(shí)

（唐山市職稱考試中心，河北 唐山 063000）

移動(dòng)式云聯(lián)視頻考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周秋實(shí)

（唐山市職稱考試中心，河北 唐山 063000）

常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)打擊了考試舞弊現(xiàn)象的發(fā)生，但隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，也存在一定局限性，通過對(duì)其進(jìn)行分析，有的放矢，進(jìn)行技術(shù)改良，結(jié)合無線通信技術(shù)和云技術(shù)設(shè)計(jì)一套更加靈活、更易管理的移動(dòng)式云聯(lián)視頻考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

考場(chǎng)巡視；視監(jiān)控系統(tǒng)；無線技術(shù)

0　 引言

近年來，考試作弊現(xiàn)象屢次發(fā)生、方式方法層出不窮，作弊考生造成的不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)其他考生產(chǎn)生了很大的影響，在社會(huì)方面也造成不良的影響。在某些考試作弊現(xiàn)象嚴(yán)重的地區(qū)甚至出現(xiàn)重考或取消設(shè)立高考考場(chǎng)資格的情況，對(duì)廣大考生造成了巨大的壓力和精神困擾，也對(duì)考生、家長(zhǎng)、教師造成了不良的影響。鑒于考試作弊現(xiàn)象的嚴(yán)重危害，必須采用可靠的措施把作弊過程記錄下來，取得有效的證據(jù)，從而遏制作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

隨著國(guó)家教育改革的不斷深入，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，以電子監(jiān)考為主，人工監(jiān)考為輔的新型監(jiān)考方式正逐步發(fā)展?，F(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程巡考方式與傳統(tǒng)監(jiān)考方式相比較，具有真實(shí)、公平、公正、實(shí)時(shí)錄像備份、事后快速查詢、無人為因素干擾等優(yōu)點(diǎn)，是考試公平競(jìng)爭(zhēng)的必然趨勢(shì)，是國(guó)家考試發(fā)展的必然需要。

網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音頻技術(shù)和視頻壓縮技術(shù)為一體的現(xiàn)代教育考試監(jiān)管系統(tǒng)，在應(yīng)用上，集傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)巡考于一身，從而能夠有效地提高考試監(jiān)考的質(zhì)量和水平。

目前，各個(gè)校園考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)參差不齊，一部分是政府考試機(jī)構(gòu)投資建設(shè)、學(xué)校管理的考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，大多數(shù)只是滿足校園環(huán)境的監(jiān)控錄像，在考試整個(gè)過程缺少視頻影像記錄，使考試組織機(jī)構(gòu)對(duì)考點(diǎn)無法整體監(jiān)控，易滋生舞弊。

常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)按照《國(guó)家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)視頻標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，利用視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和考務(wù)管理技術(shù)，建設(shè)成具有考務(wù)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程指揮、服務(wù)功能的應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像采集、點(diǎn)播、遠(yuǎn)程管理與指揮、視頻存儲(chǔ)和備份、歷史圖像的檢索和回放等功能。雖然標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)多，但是也存在局限性。一是考試機(jī)構(gòu)資金投入大，且由學(xué)校使用，存在固定資產(chǎn)維護(hù)的問題。二是投入安裝后，需要大量布線，考場(chǎng)相對(duì)固定，考務(wù)組織受限。因此，移動(dòng)式云聯(lián)視頻考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)就是為針以上問題，結(jié)合無線技術(shù)，對(duì)考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

1　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)結(jié)合無線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不用布線、本地存儲(chǔ)以及利于設(shè)備維護(hù)的監(jiān)控體現(xiàn)，通過高清攝像機(jī)及其輔助配件，直接觀看被監(jiān)視考場(chǎng)情況，可全面實(shí)現(xiàn)考場(chǎng)的網(wǎng)上巡查、實(shí)時(shí)跟蹤、信息化管理等功能。該系統(tǒng)集管理、錄制、拾音、存儲(chǔ)、播放、拷貝為一體，利用無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、云視頻技術(shù)等系統(tǒng)及管理的多種方案，建立起一套安全、實(shí)時(shí)、高效、易拆卸的高清考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)布置的靈活性，解決了考試機(jī)構(gòu)選擇考點(diǎn)的局限性。

1.1系統(tǒng)的硬件角色劃分

1）大容量高清攝像機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”，當(dāng)前技術(shù)廣角可達(dá)到170°；

2）無線中繼器，通過多層加密技術(shù)，上傳數(shù)據(jù)；3）移動(dòng)監(jiān)控終端，可連接云服務(wù)器，隨時(shí)巡查監(jiān)測(cè)；

4）云服務(wù)器，可以實(shí)施全局化監(jiān)控管理，對(duì)考場(chǎng)情況錄制起到封存管理。

1.2系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要利用無線通信技術(shù)、云視頻技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改良。整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理控制，區(qū)域性監(jiān)控，多層加密傳輸并且安裝便捷，如圖1。

圖1　系統(tǒng)流程

1.3系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要通過加密無線中繼將各個(gè)設(shè)備連接在一起，依照系統(tǒng)流程工作，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活性，如圖2。

圖2　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.4系統(tǒng)的管理模式

整個(gè)系統(tǒng)采用分級(jí)管理控制，實(shí)現(xiàn)“分級(jí)管理、分級(jí)權(quán)限”的模式。整個(gè)系統(tǒng)的2個(gè)核心是高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)和云服務(wù)器。高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)的設(shè)計(jì)由一系列后臺(tái)服務(wù)，設(shè)備接入接口，查詢?cè)O(shè)備和用戶終端組成，最大限度的加大其存儲(chǔ)量。系統(tǒng)的管理運(yùn)行可以分為5個(gè)步驟，安裝，建檔、使用、拆卸和封存入庫(kù)，這5個(gè)步驟可以形成一個(gè)閉合回路，如圖3。

圖3　管理模式

2　 系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

系統(tǒng)安全性防護(hù)從兩個(gè)方面入手：

2.1權(quán)限控制

采用多層次的訪問控制與權(quán)限控制手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。每個(gè)用戶都有單獨(dú)的登錄名和密碼。

2.2網(wǎng)絡(luò)加密

數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行處理，具有未經(jīng)授權(quán)不能進(jìn)行改變的特性。信息在傳輸過程中采用加密技術(shù)，保證網(wǎng)上傳輸信息不被修改、不被破壞和丟失的機(jī)密性與完整性。

無線AP或無線中繼器的無線信號(hào)范圍不易控制精準(zhǔn)，無線網(wǎng)絡(luò)被外界訪問的機(jī)會(huì)很大，一旦外界能訪問其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)中所有是數(shù)據(jù)傳輸外界來說都成為透明。因此需要對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行加密處理，防止不法人員通過一些黑客技術(shù)窺探隱私數(shù)據(jù)，即使無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被截取了，也無法或者不易被解讀。當(dāng)前，無線網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)有很多種形式，最常使用的是WEP和WPA兩種加密方式。無線網(wǎng)絡(luò)的第1個(gè)安全協(xié)議——802.11 Wired Equivalent Privacy（WEP），其安全性一直受到質(zhì)疑。雖然WEP可以阻止外界進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)，但是WEP破解起來非常容易，就像一把鎖在門上的塑料鎖。

該系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用的是目前最強(qiáng)的無線加密技術(shù)WPA2。WPA2是WiFi聯(lián)盟驗(yàn)證過的IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證形式，WPA2實(shí)現(xiàn)了802.11i的強(qiáng)制性元素，尤其是Michael算法被公認(rèn)徹底安全的CCMP（計(jì)數(shù)器模式密碼塊鏈消息完整碼協(xié)議）訊息認(rèn)證碼所取代、而RC4加密算法也被AES所取代。

在WPA/WPA2中，PTK的生成是依賴于PMK的，PMK的方式采用2種，第1種是PSK方式，預(yù)共享密鑰模式（pre-shared key，PSK，又稱為個(gè)人模式），在這種方式中PMK=PSK；第2種方式必須認(rèn)證服務(wù)器和站點(diǎn)進(jìn)行協(xié)商來產(chǎn)生PMK。下面我們通過公式來看看WPA和WPA2的區(qū)別：

WPA = IEEE 802.11i draft 3 = IEEE 802.1X/ EAP + WEP（選擇性項(xiàng)目）/TKIP

WPA2 = IEEE 802.11i = IEEE 802.1X/EAP + WEP（選擇性項(xiàng)目）/TKIP/CCMP

目前WPA2加密方式的安全防護(hù)能力非常出色，無線設(shè)備通過支持WPA2加密，帶來最安全的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為監(jiān)控系統(tǒng)提高了高可靠，高安全性。

3　 總結(jié)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，具有安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，拆卸簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可根據(jù)不同情況進(jìn)行應(yīng)用，有效的解決了固定資產(chǎn)保管和維護(hù)的難題，為考場(chǎng)監(jiān)控提高了一個(gè)新的發(fā)展思路。

［1］基于身份驗(yàn)證的無線網(wǎng)絡(luò)安全研究 ［A］. 薛為，林本.全國(guó)計(jì)算機(jī)安全學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（第二十三卷）［C］. 合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008：72.

［2］李建新.公鑰基礎(chǔ)設(shè)施 （PKI） 理論及應(yīng)用 ［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：16.

［3］赫玉潔，吳立軍，趙洋，劉瑤.信息安全概論［M］.北京 ：清華大學(xué)出版社，2013：32.

［4］謝希仁. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)［M］. 北京：電子工業(yè)出版社，2002：23.

［5］ 齊成喜 . 加快發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的思考 ［J］. 中國(guó)國(guó)情國(guó)力，2012（08）：55.

［6］ 陳全，鄧倩妮.云計(jì)算及其關(guān)鍵技術(shù)［ J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009， 29（9）： 2562-2564.

Design and Implementation of Mobile Cloud Connection Video Examination Monitoring System

ZHOU Qiushi
（Tangshan Professional Examination Center， Tangshan 063000， China）

The conventional standardized exam monitoring system against cheating phenomenon is effective. However with the development of electronic technology， there are certain emerging limitations. Through the analysis， targeted for improvement of its technology， combined with wireless communication technology and cloud technology to design a set of mobile cloud is more flexible and easier to manage the video the examination room monitoring system.

examination inspection； video monitoring system； wireless technology

U672.7+4

B

1674-943X（2016）03-0016-03

2016 - 08 - 25

周秋實(shí)（1981 - ），男，漢，唐山人，本科，電子工程師，主研方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通信。