基于移動(dòng)校園平臺(tái)的身份認(rèn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔡彬彬

（長春理工大學(xué) 信息化中心，長春 130022）

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上的身份認(rèn)證技術(shù)已經(jīng)十分成熟，通過刷卡實(shí)現(xiàn)的身份識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足大家方便快捷的身份識(shí)別需求。移動(dòng)認(rèn)證技術(shù)在專業(yè)設(shè)備上的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，在大眾化智能終端領(lǐng)域上的應(yīng)用正在興起[1］。隨著大學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和智能手機(jī)的快速普及，移動(dòng)校園項(xiàng)目作為數(shù)字化校園的一部分已經(jīng)從理論走進(jìn)了我們的生活[2］，智能手機(jī)上應(yīng)用的開發(fā)成為新寵。

使用現(xiàn)有移動(dòng)校園項(xiàng)目的開發(fā)者接口遵循數(shù)字化校園的標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)更具有個(gè)性化需求的應(yīng)用軟件，既可以逐步豐富學(xué)校移動(dòng)校園的個(gè)性化應(yīng)用也可以減少采購和維護(hù)成本。移動(dòng)校園項(xiàng)目內(nèi)容的豐富能夠完善數(shù)字化校園體系，創(chuàng)造方便快捷的數(shù)字信息交流生態(tài)圈。移動(dòng)校園平臺(tái)可以涵蓋學(xué)校教務(wù)管理、圖書館管理、校內(nèi)生活服務(wù)、學(xué)校周邊等應(yīng)用和學(xué)校新聞、通知公告等內(nèi)容，和學(xué)校常規(guī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)相呼應(yīng)，打造一個(gè)內(nèi)容更加生動(dòng)豐富的動(dòng)態(tài)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)[3］。學(xué)校的移動(dòng)校園平臺(tái)是由移動(dòng)校園應(yīng)用超市和開發(fā)者平臺(tái)組成的?，F(xiàn)在移動(dòng)校園應(yīng)用超市已經(jīng)集成了移動(dòng)OA、圖書借閱查詢、一卡通、郵件、新聞聚合、通知公告、日程、校歷、黃頁等內(nèi)容。

使用數(shù)據(jù)中心的共享數(shù)據(jù)可以解決數(shù)據(jù)來源的權(quán)威性問題，使用合理的同步機(jī)制可以保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。通過自行設(shè)計(jì)和開發(fā)的后臺(tái)進(jìn)行授權(quán)的管理和控制，結(jié)合用戶的實(shí)際需求可以實(shí)現(xiàn)靈活多變的個(gè)性化應(yīng)用。本系統(tǒng)通過掃描二維碼等方式快速查詢學(xué)生在學(xué)校數(shù)字化校園系統(tǒng)內(nèi)的信息，實(shí)際應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)考試中學(xué)生身份的快速核實(shí)等功能。在身份識(shí)別的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步開發(fā)，如可以做會(huì)議簽到等擴(kuò)展應(yīng)用的開發(fā)。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)的基本原理

為了做好本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作，首先對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)校園平臺(tái)項(xiàng)目的接口的進(jìn)行梳理，確認(rèn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)學(xué)校的自身特點(diǎn)確認(rèn)APP開發(fā)語言和開發(fā)工具。在與學(xué)校相關(guān)部門進(jìn)行討論確認(rèn)系統(tǒng)的功能和展示形式和內(nèi)容后，進(jìn)行了項(xiàng)目總體框架設(shè)計(jì)，并邀請(qǐng)部分專家進(jìn)行了審核。總體框架方案確定后，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、后臺(tái)管理模塊開發(fā)和APP的開發(fā)。系統(tǒng)演示版本內(nèi)部測(cè)試通過后，邀請(qǐng)業(yè)務(wù)部門一線人員進(jìn)行功能演示，聽取系統(tǒng)功能改進(jìn)建議后進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)改造。最后選擇合適場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)際或模擬測(cè)試驗(yàn)證。

系統(tǒng)選擇使用MySQL數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。MySQL作為一款開放源代碼的免費(fèi)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，管理時(shí)使用最常見的結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）進(jìn)行管理。MySQL具有速度快、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)的提點(diǎn)，成為非事務(wù)化處理情況下的首選的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

使用ODI（Oracle Data Integrator）工具實(shí)現(xiàn)和共享數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)同步。ODI屬于Oracle融合中間件產(chǎn)品系列，它解決了異構(gòu)程度日益復(fù)雜的環(huán)境中的數(shù)據(jù)集成需求。它是一個(gè)基于Java的應(yīng)用程序，可以使用數(shù)據(jù)庫來執(zhí)行基于集合的數(shù)據(jù)集成任務(wù)，也可以將該功能擴(kuò)展到包括Oracle、SQL Server，MySQL在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)庫平臺(tái)[4］。

后臺(tái)管理模塊是針對(duì)桌面電腦操作進(jìn)行設(shè)計(jì)的，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要設(shè)計(jì)開發(fā)個(gè)性化的應(yīng)用接口，方便管理員用戶進(jìn)行各種系統(tǒng)配置和批量數(shù)據(jù)操作。后臺(tái)管理模塊采用WindowsIIS平臺(tái)在校網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)發(fā)布，和移動(dòng)校園項(xiàng)目平臺(tái)分離發(fā)布，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和以維護(hù)性。

手機(jī)端APP的開發(fā)采用開發(fā)者平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，該平臺(tái)支持jQuery Mobile作為前端框架的開發(fā)。它是一個(gè)基于HTML5，擁有響應(yīng)式網(wǎng)站特性，兼容所有主流移動(dòng)設(shè)備平臺(tái)的統(tǒng)一UI接口系統(tǒng)與前端開發(fā)框架，可以運(yùn)行在所有的智能手機(jī)、平板電腦和桌面設(shè)備上。它將“寫得更少、做得更多”這一理念提升到了新的層次，它會(huì)自動(dòng)為網(wǎng)頁設(shè)計(jì)交互的易用外觀，并在所有移動(dòng)設(shè)備上保持一致[5］。

2 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 總體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)通過開發(fā)者平臺(tái)植入于學(xué)校移動(dòng)校園平臺(tái)，通過平臺(tái)的二維碼識(shí)別接口識(shí)別包含學(xué)生一卡通號(hào)碼信息的二維碼，在校驗(yàn)完用戶的授權(quán)后，根據(jù)權(quán)限檢索同步于現(xiàn)有數(shù)字化校園平臺(tái)內(nèi)的教職工和學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生身份的快速識(shí)別。本系統(tǒng)包括三個(gè)部分：植入于移動(dòng)校園項(xiàng)目的APP，提供授權(quán)管理、授權(quán)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)檢索的管理后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)與本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫間的教工和學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)的同步。

系統(tǒng)開發(fā)初期，在進(jìn)入本系統(tǒng)后直接開始驗(yàn)證用戶是否具有調(diào)用學(xué)生身份驗(yàn)證接口的使用權(quán)限。當(dāng)用戶具有權(quán)限時(shí)調(diào)用二維碼采集接口跳轉(zhuǎn)到二維碼信息采集界面；如果不具備接口調(diào)用權(quán)限時(shí)提示用戶權(quán)限不足后推出本系統(tǒng)。系統(tǒng)測(cè)試版本開發(fā)完成后，拿到相關(guān)業(yè)務(wù)部門征求意見，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際演示后，相關(guān)業(yè)務(wù)部門提出系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)，充分考慮到用戶的使用習(xí)慣和后期擴(kuò)展需要建議把權(quán)限驗(yàn)證步驟后移。從進(jìn)入應(yīng)用開始驗(yàn)證用戶使用權(quán)限，改為先調(diào)用二維碼信息采集，根據(jù)二維碼信息判斷具體調(diào)用哪個(gè)接口，在接口里面再對(duì)用戶的具體的權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證。

方案完善后如圖1所示，不僅實(shí)現(xiàn)了通過簡單快捷的身份認(rèn)證方式方便學(xué)校日常教學(xué)中學(xué)生身份的識(shí)別和確認(rèn)，還預(yù)留了方便以后增加更多個(gè)性化應(yīng)用的擴(kuò)展接口。

圖1 改進(jìn)后的系統(tǒng)流程圖

2.2 系統(tǒng)后臺(tái)管理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)后臺(tái)管理模塊中，通過自行設(shè)計(jì)和開發(fā)的后臺(tái)進(jìn)行接口程序調(diào)用授權(quán)的管理和控制。通過該管理模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自定義的教職工用戶組進(jìn)行授權(quán)，授權(quán)用戶組內(nèi)的教職工用戶，可以在授權(quán)有效期內(nèi)使用本系統(tǒng)，非授權(quán)用戶或授權(quán)過期時(shí)會(huì)禁用對(duì)學(xué)生基本數(shù)據(jù)的檢索功能。系統(tǒng)后臺(tái)主要功能包括三個(gè)部分師生信息查詢模塊、用戶組信息維護(hù)及授權(quán)管理模塊和后臺(tái)管理員信息維護(hù)模塊，模塊詳細(xì)功能如表1所示。

表1 系統(tǒng)后臺(tái)功能介紹

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中教工和學(xué)生基本信息的同步

原有數(shù)字化校園內(nèi)的學(xué)生基本信息是從教務(wù)管理系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出后，在線下導(dǎo)入到數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫的，一般每學(xué)期或在有重要信息變更時(shí)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)更新。學(xué)生產(chǎn)生異動(dòng)后學(xué)生信息不能及時(shí)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)得到體現(xiàn)，嚴(yán)重影響到了數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和權(quán)威性。經(jīng)多次和教務(wù)協(xié)商后在教務(wù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立了一組只有只讀權(quán)限的視圖，視圖中包含的學(xué)生學(xué)籍信息、教師信息、課程信息、教室信息、教學(xué)日歷、授課計(jì)劃等數(shù)據(jù)。利用Oracle的ODI數(shù)據(jù)集成工具，將這些數(shù)據(jù)根據(jù)信息變更頻率和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求的不同，設(shè)計(jì)不同的更新計(jì)劃，定期將這些數(shù)據(jù)抽取到數(shù)據(jù)中心當(dāng)中。比如學(xué)生信息需要推送給圖書館、一卡通和校園信息門戶，這些信息需要較高的更新頻率，每一個(gè)小時(shí)會(huì)更新一次；而授課計(jì)劃數(shù)據(jù)量巨大數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定，而且調(diào)串課一般都需要提前申請(qǐng)，這些數(shù)據(jù)會(huì)在每天晚上進(jìn)行一次更新。在課表信息進(jìn)入數(shù)據(jù)中心后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和清洗后在移動(dòng)校園平臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了個(gè)人課表的查詢和教室占用情況的檢索。完成教務(wù)管理系統(tǒng)和數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)對(duì)接，豐富了數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)內(nèi)容，使數(shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)據(jù)更加具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性的特點(diǎn)。

為了做好本系統(tǒng)與學(xué)校數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步，后臺(tái)管理模塊利用ODI工具，定期將數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心內(nèi)的教職工和學(xué)生的基本數(shù)據(jù)同步到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，保證本系統(tǒng)內(nèi)檢索數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。在學(xué)生基本信息異動(dòng)比較活躍的學(xué)期初，數(shù)據(jù)更新頻率為半天一次，其他時(shí)間數(shù)據(jù)同步接口每天晚上23點(diǎn)運(yùn)行一次。

圖2 系統(tǒng)學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)同步

2.4 系統(tǒng)APP的實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)查詢接口的權(quán)限認(rèn)證

本系統(tǒng)是在現(xiàn)有的移動(dòng)校園項(xiàng)目的基礎(chǔ)上做二次開發(fā)，利用身份認(rèn)證接口做系統(tǒng)登錄的統(tǒng)一身份認(rèn)證。利用現(xiàn)有的移動(dòng)校園平臺(tái)，用戶不用再單獨(dú)安裝應(yīng)用程序，只需要通過簡單的操作安裝指定插件就可以方便快捷的打開本系統(tǒng)；使用統(tǒng)一的認(rèn)證接口，用戶不用再單獨(dú)記憶和管理一套用戶名和口令。

系統(tǒng)通過二維碼識(shí)別技術(shù)識(shí)別包含有特定信息的二維碼，實(shí)現(xiàn)學(xué)生身份的快速識(shí)別。調(diào)用移動(dòng)校園平臺(tái)的二維碼識(shí)別接口，識(shí)別包含有學(xué)生一卡通號(hào)碼信息的二維碼，通過授權(quán)驗(yàn)證接口的驗(yàn)證后調(diào)用數(shù)據(jù)檢索模塊返回相應(yīng)學(xué)生的基本信息

權(quán)限驗(yàn)證模塊的驗(yàn)證分三步進(jìn)行：首先檢查當(dāng)前用戶的身份，只有教職工的身份才有權(quán)利使用本系統(tǒng)；然后在所有的用戶組里面檢索，判斷當(dāng)前用戶是否是授權(quán)用戶；最后校驗(yàn)用戶所在的用戶組授權(quán)是否在有效期內(nèi)。只有以上三步都檢查通過才能使用本接口在學(xué)生基本信息庫內(nèi)進(jìn)行查詢。

為了方便實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，在二維碼信息識(shí)別后的信息校驗(yàn)部分預(yù)留二次開發(fā)接口。當(dāng)二維碼信息為網(wǎng)址的時(shí)候會(huì)提供給用戶調(diào)用終端設(shè)備上的瀏覽器打開網(wǎng)址的按鈕，當(dāng)二維碼信息為其它信息時(shí)會(huì)提示“不是有效二維碼”。本系統(tǒng)學(xué)生基本信息查詢接口暫時(shí)只對(duì)校園網(wǎng)用戶開放使用權(quán)限，在校園網(wǎng)外無法使用本系統(tǒng)。

圖3 開啟校驗(yàn)調(diào)試模式下的權(quán)限驗(yàn)證模塊驗(yàn)證通過截圖

在后期擴(kuò)展開發(fā)時(shí)只需要對(duì)“無效”二維碼進(jìn)行進(jìn)一步分類，并在預(yù)留的用戶組信息上附加相應(yīng)的接口信息，就可以實(shí)現(xiàn)不同的接口調(diào)用匹配不同的權(quán)限控制。擴(kuò)展應(yīng)用開發(fā)時(shí)只需要專注于應(yīng)用接口的具體實(shí)現(xiàn)，通過簡單的配置就可以集成到本系統(tǒng)當(dāng)中。

3 結(jié)束語

項(xiàng)目完成教務(wù)管理系統(tǒng)和數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)對(duì)接，豐富了數(shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)據(jù)更加具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性的特點(diǎn)。新生入學(xué)或?qū)W生產(chǎn)生異動(dòng)后數(shù)據(jù)會(huì)被自動(dòng)同步到數(shù)據(jù)中心，然后會(huì)自動(dòng)更新校園信息門戶和圖書管理等應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部的用戶信息。在學(xué)生的課表信息進(jìn)入數(shù)據(jù)中心后，在移動(dòng)校園內(nèi)部還實(shí)現(xiàn)了課表和教室占用情況的查詢。本應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和數(shù)字化校園數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)同步機(jī)制保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)性。

利用本系統(tǒng)的管理后臺(tái)快速的查詢出一些特定條件下的學(xué)生和教工的基本信息，方便業(yè)務(wù)部門做查詢和統(tǒng)計(jì)，解決了教務(wù)系統(tǒng)無法更改系統(tǒng)程序以集成一卡通號(hào)碼的顯示和查詢，也沒有對(duì)其他部門開放包含一卡通號(hào)碼信息的查詢接口的問題。

系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了身份識(shí)別和權(quán)限認(rèn)證的核心功能，并在系統(tǒng)APP部分和后臺(tái)管理部分都預(yù)留了擴(kuò)展接口，在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行開發(fā)，并支持不同應(yīng)用接口不同的權(quán)限控制。

學(xué)生和教工的圖片存貯如果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)會(huì)占用非常大的存儲(chǔ)空間，并對(duì)數(shù)據(jù)查詢的速度有較大影響。目前圖片信息是使用圖片文件的方式存儲(chǔ)在后臺(tái)管理服務(wù)器上的，這樣的好處是數(shù)據(jù)庫文件本身非常小，查詢速度快，備份占用空間小。問題在于圖片信息的獲取采用的辦法是從一卡通系統(tǒng)中導(dǎo)出，線下拷貝的方法進(jìn)行更新的。雖然人員圖片信息相對(duì)穩(wěn)定，不常更新，只在每年新生入學(xué)期間有較大變動(dòng)，但這種方法效率非常低，正在研究辦法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一卡通數(shù)據(jù)庫圖片信息本地化的方法。

[1]張言林，李博.基于數(shù)字化校園的手機(jī)app客戶端設(shè)計(jì)初探——東北林業(yè)大學(xué)“移動(dòng)校園”手機(jī)APP客戶端設(shè)計(jì)[J］.設(shè)計(jì)，2014（2）：81-82.

[2]徐玲，蔣欣志.手機(jī)二維碼識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012（5）：1474-1476.

[3]孫耀庭，陳信.開放大學(xué)“移動(dòng)校園”構(gòu)建的探索[J］.中國教育信息化，2007（19）：7-9.

[4]王晶春.數(shù)字化校園數(shù)據(jù)集成總體架構(gòu)淺析[J］.長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，38（3）：148-151.

[5]李莉，張超然，劉丹，等.移動(dòng)APP開發(fā)模式研究[J］.長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2016，39（5）：110-114.