鄭曉健，李 彤

（1. 昆明理工大學津橋學院 電信與信息工程學院，云南 昆明 650106；2. 云南農業(yè)大學 大數(shù)據(jù)學院，云南 昆明 650201）

0 引言

大學的學生社區(qū)一直是維穩(wěn)工作的重點。學校的要求包括：阻止不法人員隨意進入學生社區(qū)，保障學生的人身和財產(chǎn)安全；輔導員、班主任定期走訪學生，了解學生思想狀況解決學生的一些實際問題；組織豐富多樣的社區(qū)活動，引導學生健康成長；防火防盜管理，保障社區(qū)安全。但是社區(qū)低效的傳統(tǒng)的手工管理方式已經(jīng)不適應要求，需要實現(xiàn)信息化和智能化。

除學生工作部以外，學生社區(qū)管理各部分的功能需求相對獨立，相互間信息交換頻度不大。采用對等網(wǎng)絡（peer to peer，P2P）模式[1]來實現(xiàn)學生社區(qū)管理系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的可靠性得到提高[2]，擴展性更好，工作負荷得到平衡[3-4]，從而避免客戶服務器模式的一些問題。

1 存在的問題

傳統(tǒng)手工方式的社區(qū)管理存在諸多問題。（1）來訪者管理存在隱患。一些學校還在采用的由來訪者自行在來訪者登記簿上登記個人信息，社區(qū)管理人員進行人工查驗、信息查詢和統(tǒng)計工作。隨著外來人員的增加，面臨社區(qū)通行效率低、核查來訪者身份困難、易發(fā)生漏登漏查、查閱和統(tǒng)計低效等問題。（2）社區(qū)走訪管理工作量大。輔導員、班主任定期走訪學生社區(qū)是學生管理工作的考核目標。但是手工方式下，走訪社區(qū)的登記、查詢、統(tǒng)計等工作量大。（3）學生晚歸監(jiān)控難度大。控制學生晚歸是社區(qū)管理工作的一項重要內容，通過定期與輔導員交換學生晚歸信息，輔導員可以及時了解學生晚歸情況，采取管控措施。周末和節(jié)假日是學生晚歸的高發(fā)期，易造成晚歸登記的時段性堵塞和漏登現(xiàn)象。（4）學生社區(qū)活動包括社區(qū)組織的文娛、體育、學術交流等活動，社區(qū)安全事件包括發(fā)生在社區(qū)的盜竊、火災和各種沖突等，這些方面也有大量工作需要信息化。

2 對等網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)功能設計

按照社區(qū)管理提出的功能需求，系統(tǒng)劃分為 7個子系統(tǒng)，包括：來訪者管理、輔導員及班主任走訪社區(qū)管理、學生晚歸管理、社區(qū)活動管理、社區(qū)安全管理、學生工作管理和系統(tǒng)信息服務。由于社區(qū)有出入口、社區(qū)辦公室、學生工作部和社團等多處管理場所，按照需要在多處配置對等網(wǎng)絡節(jié)點（P2P節(jié)點），將子系統(tǒng)被部署到節(jié)點中。下面是P2P節(jié)點的功能。

（1）來訪者管理

主要包括來訪者信息登記、查詢、統(tǒng)計和維護功能。登記時，社管人員查看來訪者的有效證件，錄入姓名、訪問事由（親友來訪、參觀學習、辦理公事等），系統(tǒng)采集人臉圖像、記錄來訪時間。通過公安系統(tǒng)公布的犯罪通緝人員信息和人臉圖像識別技術，排除對社區(qū)安全可能構成威脅的隱患，實現(xiàn)嫌疑人預警。可以進行本地查詢、接受學生工作管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡查詢和多P2P節(jié)點聯(lián)合查詢。在查詢方式上可根據(jù)來訪者姓名、進入時間、訪問事由等，進行單項查詢和組合分類查詢，然后在本機顯示或由網(wǎng)絡回傳查詢結果。

（2）輔導員及班主任走訪社區(qū)管理

主要功能包括走訪記錄、查詢、統(tǒng)計和維護。輔導員、班主任使用校園卡進出社區(qū)，讀卡器讀取身份信息，系統(tǒng)記錄出入社區(qū)的時間和地點，作為信息統(tǒng)計的依據(jù)。查詢和統(tǒng)計時，按照姓名、部門、走訪時間進行單項和組合條件查詢。同樣，可以接受學生工作管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡查詢和多P2P節(jié)點聯(lián)合查詢。

（3）學生晚歸管理

在固定時段（如學校規(guī)定的晚歸時段），系統(tǒng)記錄學生的進出信息，以反映學生的晚歸情況。學生使用校園卡進出社區(qū)，讀卡器讀取身份信息，系統(tǒng)記錄他們出入社區(qū)的時間地點，采集學生圖像，對學生身份進行識別。提供晚歸查詢、維護、統(tǒng)計和報送等功能。接受輔導員和學生工作管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡查詢和統(tǒng)計。

（4）社區(qū)活動管理

包括社區(qū)活動的登記、查詢、維護和統(tǒng)計功能。同樣，可以接受學生工作管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡查詢，回傳查詢結果。

（5）社區(qū)安全管理

包括社區(qū)安全事件的登記、查詢、維護和統(tǒng)計功能。接受學生工作管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡查詢。社區(qū)案件信息可以和公安系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

（6）學生工作管理

學生工作管理系統(tǒng)與各子系統(tǒng)形成分布式應用模式，協(xié)同完成社區(qū)信息匯總工作。主要功能包括對系統(tǒng)信息的綜合查詢、綜合統(tǒng)計、報表制作等。子系統(tǒng)分布在社區(qū)不同位置，負責局部信息獲取和處理，學生工作管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡聯(lián)查、匯總，可以完成整個社區(qū)的綜合統(tǒng)計查詢。網(wǎng)絡聯(lián)查是系統(tǒng)的基本要求。例如統(tǒng)計學生晚歸情況，由于學生可能出入于社區(qū)多個出入口，通過各P2P節(jié)點的聯(lián)合查詢，對返回的結果進行匯總才能獲得全面信息。

（7）系統(tǒng)信息服務

主要功能包括系統(tǒng)基礎信息（如學生、教師、來訪者、部門、院系等相關基礎信息）管理、系統(tǒng)信息同步、用戶訪問權限管理、P2P節(jié)點連接信息的同步和狀態(tài)監(jiān)控。通過網(wǎng)絡的刷新和同步，保證各系統(tǒng)之間連接和信息交換的暢通，實現(xiàn)透明的信息交換。

2.2 系統(tǒng)架構設計

對等網(wǎng)絡是局域網(wǎng)常用的組網(wǎng)方式之一[5]。P2P節(jié)點通過提供服務和內容可以共享資源，協(xié)同 P2P節(jié)點完成任務[6]，它們既是資源的提供者也是使用者，還是任務的協(xié)同完成者[2,7]。P2P節(jié)點間可以直接互訪。由于P2P技術具有分布性、動態(tài)性、可靠性和開放性等特點，基于P2P技術實現(xiàn)以信息資源共享為基礎的分布式應用系統(tǒng)是有優(yōu)勢的。

社區(qū)系統(tǒng)沒有采用客戶服務器 CS模式和 BS模式，而采用如圖1所示的P2P集中式架構，主要因為大部分子系統(tǒng)功能相對獨立，業(yè)務信息分布在P2P節(jié)點的本地數(shù)據(jù)庫中便于處理。盡管學生工作管理和系統(tǒng)信息服務與各P2P節(jié)點上的子系統(tǒng)有較強的信息依賴關系，但它們彼此間信息交換的頻度不高，來訪者管理與公安系統(tǒng)（外部系統(tǒng)）有信息交換，頻度更低。然而CS和BS的集中式數(shù)據(jù)庫和服務器，使各子系統(tǒng)節(jié)點間的依賴關系增大，系統(tǒng)可靠性會降低，服務器的工作負荷加大。

本系統(tǒng)P2P節(jié)點的業(yè)務數(shù)據(jù)分散保存在本地，由子系統(tǒng)維護，包括：來訪者登記表、學生晚歸登記表、輔導員班主任走訪登記表、社區(qū)活動信息表、社區(qū)安全信息表。需要同步的數(shù)據(jù)放在系統(tǒng)信息服務節(jié)點，包括：來訪者基本信息表、學生基本信息表、輔導員班主任基本信息表、機構院系基本信息表、用戶訪問權限表、P2P節(jié)點信息表。來訪者基本信息表由P2P節(jié)點收集，并提交系統(tǒng)信息服務節(jié)點，其余系統(tǒng)信息由系統(tǒng)信息服務維護，各P2P節(jié)點對系統(tǒng)基本信息有需求時可以向系統(tǒng)信息服務節(jié)點請求，系統(tǒng)信息服務節(jié)點信息更新后主動向 P2P節(jié)點刷新。P2P節(jié)點信息表保存所有P2P節(jié)點的連接信息，包括：編號、節(jié)點IP地址、業(yè)務類型、活動狀態(tài)。P2P節(jié)點信息表是為了維系P2P節(jié)點的連接。

2.3 P2P節(jié)點通信設計

圖2 P2P信息通信架構Fig.2 P2P Information communication architecture

P2P信息通信架構[8]如圖 2所示，包括：消息收發(fā)、消息解析與任務調度、P2P節(jié)點注冊管理、P2P節(jié)點狀態(tài)監(jiān)測、各種業(yè)務功能等模塊。接請求端口，有連接請求時創(chuàng)建消息接收線程，建立socket通信連接并接收消息，再按照系統(tǒng)應用層通信協(xié)議解析消息，并由任務調度模塊交給相應業(yè)務處理模塊完成相應的業(yè)務處理。

（2）P2P節(jié)點注冊與信息同步。P2P節(jié)點的通信[9-10]需要連接節(jié)點的IP地址和端口號等信息，在系統(tǒng)信息服務節(jié)點建立網(wǎng)絡P2P節(jié)點目錄，集中管理P2P節(jié)點信息，向節(jié)點定期傳送P2P目錄，方便節(jié)點間的通信。新P2P節(jié)點要加入系統(tǒng)，在登陸時要在系統(tǒng)信息服務節(jié)點注冊，向系統(tǒng)信息服務節(jié)點發(fā)送P2P節(jié)點登陸消息，系統(tǒng)信息服務節(jié)點記錄登陸節(jié)點的IP地址、端口號、用戶信息、業(yè)務類型等。P2P節(jié)點離線時向系統(tǒng)服務節(jié)點發(fā)送離線消息。在系統(tǒng)信息服務節(jié)點，當系統(tǒng)信息更新時要向所有相關P2P節(jié)點發(fā)刷新消息，進行信息同步。

（3）P2P節(jié)點狀態(tài)檢測。由于網(wǎng)絡環(huán)境等因素的影響可能導致P2P節(jié)點網(wǎng)絡連接的中斷，系統(tǒng)信息服務節(jié)點定時向各P2P節(jié)點發(fā)送“心跳消息”，檢查P2P節(jié)點的在線狀態(tài)，反映節(jié)點的連接情況。

（4）業(yè)務處理。各子系統(tǒng)信息處理主要在本地進行，學生工作管理節(jié)點要處理的信息則分散在各P2P節(jié)點上，通過向相關P2P節(jié)點發(fā)送查詢、統(tǒng)計消息，相關節(jié)點回傳結果，再匯總和分析結果來完成工作。

3 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

（1）P2P節(jié)點消息收發(fā)與解析。P2P節(jié)點之間的通信采用TCP協(xié)議，通過TCP協(xié)議提供的機制保證消息及資源傳輸?shù)目煽啃?。每個P2P節(jié)點監(jiān)聽連

系統(tǒng)的類圖結構如圖3所示。P2P節(jié)點間的通信由通信類完成，通過任務調度與所有相關業(yè)務類相聯(lián)系?？梢园碢2P節(jié)點業(yè)務需求和用戶訪問權限進行配置。用戶登陸時，主控類根據(jù)用戶訪問權限，為P2P節(jié)點配置業(yè)務模塊，即發(fā)送用戶驗證消息給系統(tǒng)信息服務節(jié)點，根據(jù)驗證回復打開業(yè)務模塊。一個P2P節(jié)點可配置多個模塊，如社區(qū)處入口的P2P節(jié)點可以配置來訪者管理、輔導員班主任走訪社區(qū)管理、學生晚歸管理。本系統(tǒng)軟件采用 Microsoft Visual C++6.0編程實現(xiàn)。

圖3 系統(tǒng)類圖Fig.3 System class diagram

4 結束語

本文介紹了一種基于P2P網(wǎng)絡結構的社區(qū)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠滿足大學社區(qū)管理的需求。對等網(wǎng)絡系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性、擴展性和靈活性，工作效率也得到提升。經(jīng)實驗驗證，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可為同類系統(tǒng)在小型分布式應用方面的設計和實現(xiàn)提供經(jīng)驗。下一步考慮在學校更大范圍內推廣應用。另外，還要在網(wǎng)絡安全性、穩(wěn)定適應性和文件傳輸效率方面開展研究。