溫文雅

（集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院實(shí)驗(yàn)管理中心，福建廈門(mén)361021）

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，高等院校師生通過(guò)移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行課表查詢(xún)、選課管理、成績(jī)查詢(xún)、監(jiān)考查詢(xún)、教室查詢(xún)、教學(xué)測(cè)評(píng)等需求與日俱增。已有的移動(dòng)教務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式主要有基于Native移動(dòng)應(yīng)用[1-2]（簡(jiǎn)稱(chēng)Native模式）、基于混合模式移動(dòng)應(yīng)用[3-5]（簡(jiǎn)稱(chēng)Hybrid模式）和基于微信平臺(tái)[6-9]（簡(jiǎn)稱(chēng)微信模式）。Native模式的用戶(hù)體驗(yàn)比較好，但需要針對(duì)Android和iOS各開(kāi)發(fā)一套APP和對(duì)應(yīng)的移動(dòng)應(yīng)用功能，任何功能的修改均要重新發(fā)布APP，建設(shè)和維護(hù)成本高[10]；APP需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)處理教務(wù)數(shù)據(jù)，安全性較低。Hybrid模式只需要一套APP代碼，且APP上的移動(dòng)應(yīng)用功能只需要開(kāi)發(fā)一套，單獨(dú)部署在服務(wù)器上，通過(guò)配置URL鏈接的方式使用，建設(shè)和維護(hù)成本較低，但是發(fā)布移動(dòng)應(yīng)用的服務(wù)器需部署在外網(wǎng)才能讓學(xué)校師生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，服務(wù)器容易被攻擊，安全性較低?；谖⑿牌脚_(tái)的移動(dòng)應(yīng)用，借助微信公眾號(hào)配置移動(dòng)應(yīng)用頁(yè)面鏈接和信息交互兩種方式，不需要獨(dú)立開(kāi)發(fā)和維護(hù)APP，建設(shè)和維護(hù)成本低，但配置鏈接的方式要求此移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)部署在互聯(lián)網(wǎng)，容易被攻擊，安全性較低；信息交互的方式由用戶(hù)發(fā)送指令給微信，微信回調(diào)教務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)，并將指令推送給教務(wù)系統(tǒng)，教務(wù)系統(tǒng)將查詢(xún)到的數(shù)據(jù)返回給微信，再由微信推送給用戶(hù)，用戶(hù)體驗(yàn)比較差。

為解決上述三種方式的安全性問(wèn)題，有些高校購(gòu)買(mǎi)了深信服等第三方企業(yè)的VPN應(yīng)用，并將移動(dòng)應(yīng)用的服務(wù)器部署在內(nèi)網(wǎng)，在校老師通過(guò)在移動(dòng)設(shè)備上安裝和連接VPN的方式進(jìn)行訪問(wèn)。移動(dòng)VPN的建設(shè)成本較高，主要提供給學(xué)校老師使用，較難覆蓋到全體學(xué)生。鑒于高等院校在移動(dòng)教務(wù)系統(tǒng)的成本投入相對(duì)有限，因此如何以低投入建成安全性高、體驗(yàn)好的系統(tǒng)是一個(gè)難題。本文深入研究多個(gè)高校已建成的移動(dòng)教務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和主流移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方式，分析它們?cè)诔杀就度搿⑿畔踩陀脩?hù)體驗(yàn)方面的優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種基于混合模式移動(dòng)應(yīng)用+微服務(wù)的四層架構(gòu)模型，依托學(xué)校PC版教務(wù)系統(tǒng)已有的資源，以成本低、安全系數(shù)高和體驗(yàn)好的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了支持Android和iOS兩大主流移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)智能教務(wù)系統(tǒng)。

1 移動(dòng)智能教務(wù)系統(tǒng)的核心技術(shù)

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

分析傳統(tǒng)教務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在不改變已有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于混合模式+微服務(wù)的智能教務(wù)系統(tǒng)方案，如圖1所示。系統(tǒng)包括智能教務(wù)APP客戶(hù)端、移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)、接口服務(wù)器和智能教務(wù)后端管理平臺(tái)4個(gè)部分，其中移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)部署在互聯(lián)網(wǎng)，微服務(wù)系統(tǒng)、后端管理系統(tǒng)和Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)部署在內(nèi)網(wǎng)。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.2 智能教務(wù)系統(tǒng)APP客戶(hù)端

APP客戶(hù)端基于開(kāi)源的AppCan Hybrid混合移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)[11-13]，采用Html5語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因HTML5的跨平臺(tái)特性，故只需要開(kāi)發(fā)一套代碼便可發(fā)布在Android和iOS等主流的移動(dòng)終端APP[14]。APP端主要實(shí)現(xiàn)的功能為用戶(hù)認(rèn)證、語(yǔ)音搜索、消息中心管理和個(gè)人中心（圖2中的移動(dòng)教務(wù)APP內(nèi)核）。APP上的各移動(dòng)教務(wù)子應(yīng)用在移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)（圖2中的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)），APP端只開(kāi)發(fā)顯示這些應(yīng)用的界面，用戶(hù)訪問(wèn)這些應(yīng)用時(shí)，APP起的作用類(lèi)似一個(gè)瀏覽器，跳轉(zhuǎn)到具體的應(yīng)用地址。此模式確保了移動(dòng)教務(wù)子應(yīng)用功能新增、更新時(shí)不需要重新發(fā)布APP，降低了APP的維護(hù)成本。

1.3 移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)

移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)采用Html5語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)所有移動(dòng)教務(wù)子應(yīng)用的前端界面展示和后端邏輯處理功能，但不處理數(shù)據(jù)交互，所有的數(shù)據(jù)交互均調(diào)用部署在內(nèi)網(wǎng)的微服務(wù)系統(tǒng)提供的服務(wù)，有效杜絕外網(wǎng)服務(wù)器接觸數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的安全性。

圖2 混合模式+微服務(wù)模式核心技術(shù)

1.4 微服務(wù)系統(tǒng)

在不調(diào)整已有PC版教務(wù)系統(tǒng)、確保數(shù)據(jù)安全、具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性等前提下，建設(shè)基于微服務(wù)架構(gòu)的微服務(wù)系統(tǒng)，供互聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)查詢(xún)和處理內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)。主要功能如下。

（1）微服務(wù)內(nèi)容：根據(jù)微服務(wù)特性及當(dāng)前師生移動(dòng)化業(yè)務(wù)處理需求，建設(shè)考試信息服務(wù)、課程信息服務(wù)、教學(xué)管理服務(wù)、教室信息服務(wù)和教務(wù)信息服務(wù)等，所有服務(wù)間無(wú)任何耦合關(guān)系，且直接與原有PC版教務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，不需要調(diào)整已有PC版系統(tǒng)代碼?；谖⒎?wù)的模式，可靈活修改服務(wù)，以快速適應(yīng)未來(lái)移動(dòng)端教務(wù)業(yè)務(wù)需求的變化，使移動(dòng)教務(wù)系統(tǒng)具備可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和靈活性等特點(diǎn)。

（2）微服務(wù)鑒權(quán)：為提升服務(wù)的安全性，每個(gè)服務(wù)均啟用訪問(wèn)授權(quán)策略，授權(quán)方式為賬戶(hù)認(rèn)證模式。系統(tǒng)采用PBE加密算法，移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)使用KEY和鹽（8位隨機(jī)數(shù)）對(duì)明文密碼進(jìn)行加密，并將密文密碼作為參數(shù)請(qǐng)求微服務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)。服務(wù)接收請(qǐng)求后，采用KEY對(duì)密文密碼進(jìn)行解密，確認(rèn)密碼正確后將數(shù)據(jù)返回移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)（PBE加解密原理詳見(jiàn)圖3和圖4）。

圖3 PBE加密原理

圖4 PBE解密原理

（3）網(wǎng)絡(luò)隔離：在網(wǎng)絡(luò)層面限制微服務(wù)系統(tǒng)對(duì)外開(kāi)放的端口。微服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器僅開(kāi)放8080應(yīng)用端口給移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)訪問(wèn)，其他端口不可訪問(wèn)，并禁止其他外網(wǎng)IP訪問(wèn)服務(wù)器的任何端口，從物理層面進(jìn)行隔離。

1.5 后端管理系統(tǒng)

后端管理系統(tǒng)包括應(yīng)用管理、權(quán)限管理、智能信息管理和終端信息管理等，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)布管理、應(yīng)用訪問(wèn)權(quán)限管理和用戶(hù)手機(jī)終端手機(jī)類(lèi)型管理，并實(shí)時(shí)將消息推送到用戶(hù)APP上，Android手機(jī)終端直接推送到APP，iOS手機(jī)終端推送到蘋(píng)果APNS服務(wù)器（Apple Push Notification service）。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

2.1 系統(tǒng)主要功能

移動(dòng)智能教務(wù)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)學(xué)校師生常用的功能，并根據(jù)教師和學(xué)生兩種身份呈現(xiàn)不同的功能界面。用戶(hù)登錄時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)用戶(hù)身份進(jìn)入對(duì)應(yīng)界面。

（1）教師端功能。教師端APP主要滿足教師處理教學(xué)工作、查看教務(wù)信息和監(jiān)考信息，包括教學(xué)任務(wù)、教學(xué)評(píng)測(cè)、課表查詢(xún)、監(jiān)考查詢(xún)、班級(jí)查詢(xún)、智能提醒等。智能提醒分別設(shè)置上課和監(jiān)考的提醒，提醒方式為推送APP消息。提醒時(shí)間分為兩種：上午的課程或監(jiān)考默認(rèn)提醒時(shí)間為前一天晚上8點(diǎn)，下午的課程或監(jiān)考默認(rèn)提醒時(shí)間為當(dāng)天中午12點(diǎn)。通過(guò)智能提醒，可規(guī)避忘記上課或監(jiān)考的教學(xué)事故。

（2）學(xué)生端功能。學(xué)生端APP主要滿足學(xué)生查詢(xún)課程信息、查看考試成績(jī)和選課，具體包括個(gè)人課表查詢(xún)、考試安排、成績(jī)查詢(xún)、課程查詢(xún)、培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)評(píng)測(cè)、教務(wù)通知和辦事指南等，方便學(xué)生使用手機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)處理教務(wù)事務(wù)。

（3）語(yǔ)音搜索功能?；贏PPCAN開(kāi)源平臺(tái)提供的語(yǔ)音插件，結(jié)合建立的詞表，實(shí)現(xiàn)快速搜索和處理業(yè)務(wù)。系統(tǒng)將接收的語(yǔ)音進(jìn)行拆詞和意圖識(shí)別，繼而執(zhí)行具體的任務(wù)，快速返回用戶(hù)需要的數(shù)據(jù)，提升用戶(hù)使用體驗(yàn)[15]。

2.2 APP打包與發(fā)布

APP打包：基于APPCAN平臺(tái)提供的打包工具，將實(shí)現(xiàn)的客戶(hù)端代碼打包生成Android和iOS兩類(lèi)APP。iOS APP打包前，使用學(xué)校申請(qǐng)的蘋(píng)果開(kāi)發(fā)者賬戶(hù)生成對(duì)應(yīng)的證書(shū)及描述文件，打包時(shí)導(dǎo)入證書(shū)和描述文件后生成iOS ipa安裝包和plist文件，用編輯器打開(kāi)plist文件，將參數(shù)中的最后一個(gè)＜string＞標(biāo)簽值修改為iOS ipa安裝包發(fā)布的地址。

APP發(fā)布：Android APP的apk安裝包直接發(fā)布到學(xué)校網(wǎng)站讓師生下載安裝。iOS APP的發(fā)布除了將ipa安裝包發(fā)布到學(xué)校網(wǎng)站外，還必須將plist文件發(fā)布在學(xué)校https網(wǎng)站里，學(xué)校師生通過(guò)訪問(wèn)地址“itms-services：//?action=download-manifest&url=plist文件地址”進(jìn)行下載安裝，可將此地址轉(zhuǎn)換成二維碼供師生掃碼下載安裝。

3 系統(tǒng)性能分析

從成本投入、數(shù)據(jù)安全和用戶(hù)體驗(yàn)三方面對(duì)混合模式+微服務(wù)模式和Native模式、Hybrid模式、微信模式進(jìn)行對(duì)比分析。

成本投入。在開(kāi)發(fā)成本方面：實(shí)現(xiàn)所有相同的功能，Native模式需要開(kāi)發(fā)Android和iOS兩套代碼，開(kāi)發(fā)成本約為其他三種的兩倍。在維護(hù)成本方面：Native模式對(duì)任何功能進(jìn)行改動(dòng)都需要重新發(fā)布APP，代價(jià)最大；混合模式+微服務(wù)模式和Hybrid模式只有當(dāng)APP不兼容新的Android和iOS操作系統(tǒng)時(shí)才需要更新APP，代價(jià)較低；微信模式雖無(wú)APP更新維護(hù)投入，但需要針對(duì)微信的版本更新，對(duì)移動(dòng)應(yīng)用功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證和進(jìn)行對(duì)應(yīng)代碼調(diào)整。因此，在成本投入方面，Native模式投入最高，其他三種模式?jīng)]有較大的差距，大體相同。

數(shù)據(jù)安全?；旌夏Ｊ?微服務(wù)模式的四層架構(gòu)、微服務(wù)鑒權(quán)和網(wǎng)絡(luò)隔離，有效提升了互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)與內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的安全性，降低了數(shù)據(jù)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；Native模式和Hybrid模式允許互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備或部署在互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器直接訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)教務(wù)數(shù)據(jù)，存在數(shù)據(jù)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，安全性較低；微信模式使用配置鏈接的方式允許部署在互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器可直接訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)，安全性較低。因此，數(shù)據(jù)安全性從高到低依次為混合模式+微服務(wù)模式、微信模式、Native模式和Hybrid模式。

用戶(hù)體驗(yàn)。微信模式只能基于微信提供的功能和開(kāi)放的部分組件而建，受到的限制較多，無(wú)法根據(jù)高等院校的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化的建設(shè)，用戶(hù)體驗(yàn)較低；混合模式+微服務(wù)模式、Native模式和Hybrid模式均可基于開(kāi)源的移動(dòng)平臺(tái)建設(shè)，各類(lèi)組件豐富，可滿足高等院校各種個(gè)性化的需求，用戶(hù)體驗(yàn)較高。因此，混合模式+微服務(wù)模式、Native模式和Hybrid模式的用戶(hù)體驗(yàn)大體相同，且均好于微信模式。