荊 昊,張 瑞,張如意
(1.西安郵電大學(xué) 校團(tuán)委,陜西 西安 710121;2.西安郵電大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,陜西 西安 710121)
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大學(xué)生素質(zhì)拓展網(wǎng)上認(rèn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
荊昊1,張瑞1,張如意2
(1.西安郵電大學(xué) 校團(tuán)委,陜西 西安 710121;2.西安郵電大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,陜西 西安 710121)
為實(shí)現(xiàn)大學(xué)生素質(zhì)拓展教育管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了素質(zhì)拓展網(wǎng)上認(rèn)證平臺(tái),平臺(tái)采用LAMP架構(gòu)實(shí)現(xiàn),客戶端服務(wù)器端采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式,保證其可靠性和可擴(kuò)展性,采用AJAX異步交互模式、軟件的負(fù)載均衡技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)流暢的運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)試表明,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生素質(zhì)拓展的信息管理。
素質(zhì)拓展;LAMP;AJAX;負(fù)載均衡
大學(xué)生素質(zhì)拓展訓(xùn)練是培養(yǎng)在校大學(xué)生基本素質(zhì)的重要訓(xùn)練之一。涉及訓(xùn)練內(nèi)容較為廣泛,包括對(duì)學(xué)生的學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)術(shù)活動(dòng)、志愿者服務(wù)等各類(lèi)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的申報(bào)、審核、批復(fù)、認(rèn)定等內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)大學(xué)生素質(zhì)拓展訓(xùn)練的信息化、網(wǎng)絡(luò)化即大學(xué)生素質(zhì)網(wǎng)上管理系統(tǒng),是提高管理效率主要途徑[1]。目前,大學(xué)生素質(zhì)拓展信息管理系統(tǒng),通常是采用Java的Struts框架技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)[2]。利用大學(xué)生素質(zhì)拓展管理系統(tǒng)的指標(biāo)體系、指標(biāo)權(quán)重以及測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)[3],可有效地實(shí)現(xiàn)大學(xué)生素質(zhì)拓展信息管理,但是,針對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速應(yīng)用,此類(lèi)系統(tǒng)的安全性能、兼容性和擴(kuò)展性還有待改進(jìn)和提高。
本文擬設(shè)計(jì)大學(xué)生素質(zhì)拓展網(wǎng)上認(rèn)證管理系統(tǒng),采用B/S瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)以及LAMP技術(shù)模式,系統(tǒng)前端采用AJAX的異步交互模式以及服務(wù)器端的軟件負(fù)載均衡技術(shù),提高了系統(tǒng)的安全性、兼容性和擴(kuò)展性。
1.1平臺(tái)框架設(shè)計(jì)概述
B/S結(jié)構(gòu)中平臺(tái)客戶端和后臺(tái)采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖1。它由3層結(jié)構(gòu)形成,客戶端瀏覽器是用戶的使用界面,極少部分的事務(wù)邏輯在前端瀏覽器(Browser)實(shí)現(xiàn),主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(Server)實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。利用成熟的網(wǎng)絡(luò)前端技術(shù),以及先進(jìn)的服務(wù)器端技術(shù),實(shí)現(xiàn)原來(lái)需要復(fù)雜的專用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能。該結(jié)構(gòu)具有操作使用簡(jiǎn)單、維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低的特點(diǎn)[4-5]。
圖1 B/S結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)平臺(tái)的整體分為數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層,以典型3層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層也稱為持久層,其功能主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)表的Select(查詢),Insert(插入),Update(更新),Delete(刪除)等事務(wù)操作,并把最終的執(zhí)行的結(jié)果返回給服務(wù)器。業(yè)務(wù)邏輯層處于表示層與數(shù)據(jù)訪問(wèn)層之間,表示層調(diào)用它,而數(shù)據(jù)訪問(wèn)層被它調(diào)用,它在數(shù)據(jù)交換中起到了承上啟下的作用,執(zhí)行業(yè)務(wù)處理邏輯以及頁(yè)面存儲(chǔ)管理功能,接收客戶端的訪問(wèn)請(qǐng)求,根據(jù)請(qǐng)求類(lèi)型調(diào)用相應(yīng)的處理程序。表示層為用戶提供交互界面,用來(lái)顯示數(shù)據(jù)和接收用戶的輸入信息,但表示層并沒(méi)有業(yè)務(wù)處理功能。見(jiàn)圖2。
圖2 3層體系結(jié)構(gòu)
1.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要功能模塊,如圖3所示。
(1)注冊(cè)會(huì)員審核的分組權(quán)限管理。指學(xué)生填寫(xiě)登陸用戶名、學(xué)號(hào)、姓名、郵箱等信息,提交注冊(cè)申請(qǐng)。系統(tǒng)賦予各院系管理者分組權(quán)限,分組以院系為單位,各院系管理者可以對(duì)相應(yīng)學(xué)院的注冊(cè)申請(qǐng)進(jìn)行審核,通過(guò)分組權(quán)限管理,可以提高注冊(cè)會(huì)員的審核效率。
(2)項(xiàng)目類(lèi)型、院系、班級(jí)三級(jí)權(quán)限管理。指該系統(tǒng)包含項(xiàng)目發(fā)布的三級(jí)管理權(quán)限,一級(jí)權(quán)限為項(xiàng)目管理權(quán)限,由校級(jí)管理部門(mén)控制,該權(quán)限賦予管理者制定素質(zhì)拓展項(xiàng)目類(lèi)型和信息說(shuō)明的權(quán)限;二級(jí)權(quán)限為學(xué)院管理權(quán)限,包括注冊(cè)會(huì)員分組審核權(quán)限,以及根據(jù)素質(zhì)拓展項(xiàng)目類(lèi)型,發(fā)布具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容的權(quán)限;三級(jí)權(quán)限為班級(jí)管理權(quán)限,包括依照二級(jí)權(quán)限認(rèn)定的項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)班級(jí)成員可參與項(xiàng)目進(jìn)行發(fā)布的權(quán)限。通過(guò)項(xiàng)目發(fā)布的三級(jí)權(quán)限管理,提高認(rèn)證系統(tǒng)項(xiàng)目發(fā)布效率。
(3)素質(zhì)拓展項(xiàng)目的網(wǎng)上申請(qǐng)與審批。在素質(zhì)拓展項(xiàng)目的具體來(lái)源上,以院系、學(xué)生會(huì)、協(xié)會(huì)等學(xué)校組織機(jī)構(gòu)申報(bào)活動(dòng)為主,這些具體的活動(dòng)項(xiàng)目經(jīng)過(guò)網(wǎng)上申請(qǐng)與審批后,通過(guò)校級(jí)、院系、班級(jí)三級(jí)管理系統(tǒng)進(jìn)行公布,網(wǎng)上申請(qǐng)與審批功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)素質(zhì)拓展項(xiàng)目進(jìn)行集中管理,避免漏報(bào)和重復(fù)申報(bào)。
(4)基于班級(jí)、學(xué)院、學(xué)校的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證。學(xué)生可采取線下參與活動(dòng),線上申請(qǐng)學(xué)分的方式申報(bào)素質(zhì)拓展項(xiàng)目學(xué)分,該申請(qǐng)?zhí)峤缓?,將由班?jí)、學(xué)院、學(xué)校逐層認(rèn)證審核,與項(xiàng)目發(fā)布中的由上到下不同,項(xiàng)目審核采取由下到上的方式,以保證項(xiàng)目審核的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。
(5)信息發(fā)布與反饋功能。認(rèn)證系統(tǒng)平臺(tái)提供公告信息發(fā)布功能及反饋功能,使得用戶與平臺(tái)之間可以信息互動(dòng)、互通,增強(qiáng)了認(rèn)證系統(tǒng)在信息收集上的能力。
(6)用戶操作日志記錄與管理功能。平臺(tái)的系統(tǒng)日志能夠?qū)崟r(shí)記錄用戶的登陸情況,以及訪問(wèn)者的IP地址和在平臺(tái)上具體操作情況。如果以后平臺(tái)產(chǎn)生安全問(wèn)題,該記錄是解決問(wèn)題的依據(jù)。
圖3 主要功能模塊
1.3后臺(tái)服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
(1)后臺(tái)服務(wù)器設(shè)計(jì)
后臺(tái)服務(wù)器采用LAMP架構(gòu),即Linux操作系統(tǒng)、Apache服務(wù)器、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、超文本預(yù)處理器(Hypertext Preprocessor,PHP)語(yǔ)言。它是目前Web開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的主流解決方案,其中 PHP腳本語(yǔ)言、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、Apache服務(wù)器都是開(kāi)源軟件,除了可以給企業(yè)降低成本外,還可以為企業(yè)構(gòu)建強(qiáng)健的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)。
分布式的Web系統(tǒng)采用LAMP 技術(shù)開(kāi)發(fā),由于單個(gè)技術(shù)的穩(wěn)定性和強(qiáng)健性以及良好的兼容性,用LAMP開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)可以做到兼顧成本和系統(tǒng)的健壯性。所以,LAMP架構(gòu)無(wú)論是從性能、質(zhì)量還是價(jià)格上都是網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最佳選擇。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)采用開(kāi)源的MySQL,考慮到系統(tǒng)是基于B/S架構(gòu)的多用戶系統(tǒng),后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用開(kāi)源的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng), MySQL是目前運(yùn)行速度最快的SQL語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù),并且完全免費(fèi),可以直接節(jié)省系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本,MySQL支持多用戶、多線程、多種操作系統(tǒng)。 MySQL的穩(wěn)定性體現(xiàn)在了它擁有非??焖俣曳€(wěn)定的基于線程的內(nèi)存分配系統(tǒng)。它還具有優(yōu)異的SQL算法,相對(duì)于同級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有效地提高了數(shù)據(jù)的更新效率。系統(tǒng)的用戶分為:學(xué)生用戶、班級(jí)管理員、院系管理員、校級(jí)管理員、系統(tǒng)管理員5級(jí)用戶。根據(jù)需求分析,建立以下數(shù)據(jù)字段,以滿足設(shè)計(jì)的要求和系統(tǒng)功能模塊的設(shè)立。見(jiàn)表1。
表1 數(shù)據(jù)字段表
2.1利用AJAX實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的異步交互
系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)直接影響系統(tǒng)的使用效果,必須保證使用中頁(yè)面的提交、響應(yīng)及重新加載頁(yè)面的過(guò)程順暢,操作過(guò)程中系統(tǒng)用戶需要進(jìn)行大量的提交動(dòng)作,如果采用傳統(tǒng)Web響應(yīng)處理技術(shù),用戶客戶端瀏覽器發(fā)送請(qǐng)求在未得到服務(wù)器相應(yīng)時(shí),客戶端只能等待。這種請(qǐng)求模式是獨(dú)占式的,它與服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間同步。在這種模式下,客戶端即使只有一小部分更新數(shù)據(jù),瀏覽器的整個(gè)頁(yè)面都需要重新加載。在系統(tǒng)的交互請(qǐng)求頻繁時(shí),系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常處于一種不連續(xù)的狀態(tài),這樣導(dǎo)致了系統(tǒng)的資源大量被占用,性能也相應(yīng)降低。如果采用AJAX異步交互模式,可以實(shí)現(xiàn)異步的頁(yè)面局部數(shù)據(jù)刷新,解決傳統(tǒng)的Web頁(yè)面整體加載問(wèn)題[6]。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異步交互模式步驟如下:
(1)創(chuàng)建一個(gè)異步請(qǐng)求對(duì)象-XMLHttpRequest
JavaScript中的XMLHttpRequest對(duì)象是異步請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)的核心,首先創(chuàng)建XMLHttpRequest對(duì)象。
if(window.XMLHttpRequest){
針對(duì)firefox,mozillor opera safari ie7.8
xmlmyhttp = new XMLHttpRequest();
}
else if (window.ActiveXObject) {
xmlmyhttp =new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
}
(2)創(chuàng)建HTTP請(qǐng)求,指定該請(qǐng)求的方法、URL地址、驗(yàn)證信息
創(chuàng)建XMLHttpRequest對(duì)象后,使用XMLHttp-Request對(duì)象中的open( )和send( )方法向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求。
xmlmyhttp.open("GET","AjaxServer", true);
xmlmyhttp.send(null );
(3)設(shè)置回調(diào)函數(shù),用來(lái)對(duì)應(yīng)HTTP請(qǐng)求的狀態(tài)變化
回調(diào)函數(shù)用來(lái)響應(yīng)XMLHttpRequest對(duì)象發(fā)送的HTTP 請(qǐng)求,該函數(shù)由XMLHttpRequest對(duì)象的onreadystatechange屬性來(lái)指定:
xmlmyhttp.onreadystatechange = callback;
Callback為回調(diào)函數(shù)的名稱。
(4)使用JavaScrip解析XMl,在獲取異步調(diào)用的數(shù)據(jù)后實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)局部的刷新,方法如下。
首先判斷http的交互是否成功,如下:
if(xmlhttp.status == 200)
獲取服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù),獲取服務(wù)器端輸出的純文本數(shù)據(jù),如下:
var responseText = xmlmyhttp.responseText;
當(dāng)?shù)玫綌?shù)據(jù)后,DOM將數(shù)據(jù)更新在相應(yīng)的頁(yè)面上,如下:var divNode = document.getElementById("mymessage ");
document.getElementById("mymessage ");
divNode.innerHTML = responseText;
2.2安全保護(hù)策略
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全已經(jīng)成為一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施成功的因素之一,保證系統(tǒng)高效地運(yùn)行,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)如何防止被意外破壞,是必須考慮的重要問(wèn)題[7]。設(shè)計(jì)采取以下安全策略以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
(1)及時(shí)更新最新版本的服務(wù)器端軟件。軟件發(fā)展的過(guò)程就是不斷修補(bǔ)自身漏洞,不斷增強(qiáng)自身功能的過(guò)程,及時(shí)更新軟件,可以提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。
(2)對(duì)系統(tǒng)訪問(wèn)IP進(jìn)行過(guò)濾。只允許校內(nèi)的IP用戶訪問(wèn),以達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。由系統(tǒng)管理員配置IP分組過(guò)濾表,過(guò)濾模塊根據(jù)IP分組中報(bào)頭的源地址、目的地址、端口號(hào)等信息,對(duì)訪問(wèn)的IP分組進(jìn)行過(guò)濾,來(lái)禁止校外的IP地址對(duì)系統(tǒng)的訪問(wèn)。
(3)對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定期備份,防止系統(tǒng)意外崩潰而導(dǎo)致的信息丟失。系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),使用MySQL自帶的mysqldump工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份,備份的數(shù)據(jù)以sql文件形式保存。這種備份方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠與正在運(yùn)行的MySQL自動(dòng)協(xié)同工作,在運(yùn)行期間可以確保備份是當(dāng)時(shí)的點(diǎn),它會(huì)自動(dòng)將對(duì)應(yīng)操作的表鎖定,不允許其他用戶修改。
(4)移去或鎖定某些系統(tǒng)賬號(hào),比如sys、adm等等。
(5)完善系統(tǒng)的日志功能,記錄每個(gè)管理員的日常登錄和操作,為出現(xiàn)安全問(wèn)題后查找原因提供線索。
2.3負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)
Web系統(tǒng)在特定的場(chǎng)景下訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多,使Web服務(wù)器的負(fù)載加重,造成系統(tǒng)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。硬件方式實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡需要投入大量的資金,考慮到實(shí)施成本問(wèn)題,系統(tǒng)采用軟件方式實(shí)現(xiàn)并達(dá)到相應(yīng)的效果。該方案不需要用戶購(gòu)買(mǎi)專用的負(fù)載均衡設(shè)備、Web服務(wù)器集群系統(tǒng),成本低且使用方便靈活。該方案參照硬件負(fù)載均衡原理,使用一臺(tái)裝有雙網(wǎng)卡的服務(wù)器做為負(fù)載均衡設(shè)備,實(shí)質(zhì)上通過(guò)對(duì)TCP/IP 協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)文的解包、再打包、轉(zhuǎn)發(fā),將系統(tǒng)的負(fù)載分配到不同的Web 服務(wù)器上以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡[8-9],如圖4所示。
圖4 軟件實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
3.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及功能測(cè)試
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)功能,系統(tǒng)登錄界面及主功能界面,如圖5、圖6所示。界面美觀,經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)登錄注冊(cè)、學(xué)院項(xiàng)目管理、學(xué)生申請(qǐng)的認(rèn)證管理、特殊項(xiàng)目的管理等模塊都能穩(wěn)定運(yùn)行。
圖5 系統(tǒng)登錄界面
圖6 功能模塊界面
3.2系統(tǒng)兼容性測(cè)試
B/S架構(gòu)具有很好的擴(kuò)展性與兼容性,當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展升級(jí)時(shí),只需更新服務(wù)器端的軟件就可以。針對(duì)客戶端,在不同的操作系統(tǒng)上只要使用瀏覽器就可以訪問(wèn)系統(tǒng)。然而,實(shí)際中系統(tǒng)面向的用戶運(yùn)行環(huán)境不一,用戶對(duì)瀏覽器軟件的使用習(xí)慣差別很大,經(jīng)過(guò)對(duì)目前常用的主流瀏覽器軟件測(cè)試后,常見(jiàn)的火狐瀏覽器、谷歌瀏覽器、360瀏覽器、QQ瀏覽器以及IE瀏覽器就能正常顯示,測(cè)試結(jié)果如表2所示。
表2 兼容性測(cè)試結(jié)果
3.3系統(tǒng)安全測(cè)試
安全性是評(píng)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)是否成功的關(guān)鍵指標(biāo)之一,經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)機(jī)密性及數(shù)據(jù)完整性的測(cè)試,系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗攻擊性及容錯(cuò)性能,測(cè)試結(jié)果,如表3所示。
表3 安全性測(cè)試結(jié)果
系統(tǒng)使用LAMP+AJAX技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生素質(zhì)拓展認(rèn)證系統(tǒng),保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)將學(xué)生的基本情況以及參加素質(zhì)拓展項(xiàng)目的情況予以完整記錄,實(shí)時(shí)反映學(xué)生參加各類(lèi)項(xiàng)目的活動(dòng)數(shù)據(jù),并可動(dòng)態(tài)查詢學(xué)生素質(zhì)拓展學(xué)分修學(xué)進(jìn)度等。該系統(tǒng)在實(shí)際工作中提高了大學(xué)生素質(zhì)拓展活動(dòng)管理的信息化和網(wǎng)絡(luò)化水平。
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[責(zé)任編輯:汪湘]
Design and implementation of the online authentication system for college students’ quality development
JING Hao1,ZHANG Rui1,ZHANG Ruyi2
(1. Youth League, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121,China;2. School of Economics and Management, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China)
A quality development of online authentication system is designed and implemented in order to achieve the network office of students’ quality development education management. The system uses (B/S) browser/server structure and LAMP technology to ensure its reliability and scalability. The system also uses AJAX asynchronous interactive mode and software load balancing technology to achieve its smooth operation. Practice shows that the system provides a feasible solution for the students’ quality development.
quality development, LAMP, AJAX, load balancing
10.13682/j.issn.2095-6533.2016.05.013
2016-07-03
2015年度全國(guó)學(xué)校共青團(tuán)研究立項(xiàng)課題(2015LX334);2014年西安郵電大學(xué)思想政治教育研究項(xiàng)目(SZ2014-07)
荊昊(1978—),男,碩士,講師,從事思想政治教育研究。E-mail:31916151@qq.com
張瑞(1981—),女,碩士,講師,從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究。E-mail:38522423@qq.com
TP302
A
2095-6533(2016)05-0064-05