目前國內(nèi)很多高校基本完成了校園網(wǎng)的建設(shè)，在信息化硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件建設(shè)方面有了長足的發(fā)展，形成了多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。但是，由于這些系統(tǒng)在建設(shè)之初僅是從自身的業(yè)務(wù)需要出發(fā)，沒有考慮校園內(nèi)部其他應(yīng)用的需求，導(dǎo)致各個系統(tǒng)采用了不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和不同的開發(fā)技術(shù)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有提供數(shù)據(jù)共享和訪問的接口，因此在校園網(wǎng)內(nèi)部形成了多個“信息孤島”。
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時同步，保證校園內(nèi)部數(shù)據(jù)的一致性、完整性和正確性，新一代數(shù)字化校園的建設(shè)已開始啟動，高校的信息化開始邁入“數(shù)據(jù)集成”階段。通過建立統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和軟硬件支撐平臺，在此基礎(chǔ)上集成、開發(fā)高校的應(yīng)用系統(tǒng)，并通過信息門戶集成起來，形成一個有機(jī)集成的高校信息化環(huán)境。新一代數(shù)字化校園的組成可以采用分層模型來描述，如圖1所示。
圖1 新一代數(shù)字化校園組成
為了解決分布異構(gòu)問題，人們提出了中間件的概念。中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應(yīng)用程序之間的通用服務(wù)系統(tǒng)，具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)不同硬件和操作系統(tǒng)平臺上的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作。
基礎(chǔ)中間件是新一代數(shù)字化校園的軟件基礎(chǔ)，在新一代數(shù)字化校園整體框架中占據(jù)著重要的位置。基礎(chǔ)中間件作為公共的、基礎(chǔ)的服務(wù)組件，為各層軟件提供服務(wù)，構(gòu)筑信息服務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)信息的高度共享與集成，為數(shù)據(jù)集成打下良好的基礎(chǔ)。圖1中的信息門戶和公共服務(wù)軟件等都屬于基礎(chǔ)中間件。
1.基礎(chǔ)中間件的服務(wù)架構(gòu)
面向服務(wù)的架構(gòu)(Service Oriented Architecture , SOA)是一種分布式的軟件架構(gòu)模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù)單元)通過這些單元之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，使得構(gòu)建在系統(tǒng)中的服務(wù)單元可以以一種統(tǒng)一和通用的方法進(jìn)行調(diào)用。這種具有中立的接口定義(沒有強(qiáng)制綁定到特定的實(shí)現(xiàn)上)的特征稱為服務(wù)單元之間的松禍合，松禍合系統(tǒng)的好處有兩點(diǎn):一是它的靈活性；另一點(diǎn)是當(dāng)整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時，它能夠繼續(xù)存在。
SOA是一種在計(jì)算環(huán)境中設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署和管理服務(wù)單元的模型，它要求開發(fā)人員將應(yīng)用設(shè)計(jì)為服務(wù)單元的集合，跳出應(yīng)用本身來思考，考慮現(xiàn)有服務(wù)單元的重用。單獨(dú)的、獨(dú)立的、封裝完善的服務(wù)單元所具有的好處是，可以采用多種不同的方法將它們組合成較大型的服務(wù)，以此來實(shí)現(xiàn)重用。在新一代數(shù)字化校園方案中，基于SOA體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)中間件的服務(wù)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 基于SOA體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)中間件的服務(wù)架構(gòu)
根據(jù)功能的不同，基礎(chǔ)中間件的種類繁多，包括信息門戶中間件、身份管理與訪問控制中間件、流程服務(wù)中間件、信息發(fā)布中間件、網(wǎng)絡(luò)存儲中間件、全文檢索中間件、安全審計(jì)中間件等，本文重點(diǎn)介紹前兩類基礎(chǔ)中間件。
2.信息門戶中間件
信息門戶作為用戶訪問數(shù)字化校園應(yīng)用與資源的統(tǒng)一入口，是基礎(chǔ)中間件中最為重要的一個部分。它外接用戶，內(nèi)接系統(tǒng)、資源以及其他中間件，是貫穿整個數(shù)字化校園的一條重要紐帶。隨著高校信息化的普及，人們對于個性化信息服務(wù)、功能更多更強(qiáng)的信息服務(wù)需求越來越高，這極大地促進(jìn)了高校信息門戶的發(fā)展。
與一般的門戶網(wǎng)站相比，校園信息門戶同樣是以Web方式展現(xiàn)于用戶面前，但不一樣的是，傳統(tǒng)的Web以信息提供商為中心，而門戶以用戶為中心，信息和服務(wù)是依據(jù)用戶特征來提供的。用三個詞可以從根本上來區(qū)別門戶與傳統(tǒng)網(wǎng)頁，即“集成”、“應(yīng)用展現(xiàn)”和“單點(diǎn)登錄”，這三點(diǎn)是門戶的特色，也是傳統(tǒng)網(wǎng)頁所不具備的。
2.1 應(yīng)用集成與數(shù)據(jù)集成
2.1.1應(yīng)用集成
信息門戶能通過應(yīng)用集成平臺提供的通用服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園各類信息化應(yīng)用系統(tǒng)的有效集成，并提供了完善的應(yīng)用系統(tǒng)管理功能，學(xué)校信息化管理部門可以通過該功能對數(shù)字化校園的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括應(yīng)用系統(tǒng)的注冊與應(yīng)用系統(tǒng)信息的管理和應(yīng)用系統(tǒng)訪問權(quán)限的管理等。
由于各應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的時期不同，可能采用的技術(shù)也不同，運(yùn)行的模式也不同。因此，對應(yīng)用的集成也是分不同的形式進(jìn)行的。
(l)鏈入集成模式:支持單點(diǎn)登錄，在門戶上僅僅提供該應(yīng)用的入口鏈接地址，用戶可以很方便地漫游到該應(yīng)用中。
(2)緊密集成模式:要求應(yīng)用不僅支持單點(diǎn)登錄，還遵循一定的界面規(guī)范，這樣應(yīng)用界面可以作為門戶的一部分嵌入到門戶中，對用戶來說應(yīng)用服務(wù)界面與門戶成為一體，對用戶個性化支持也更強(qiáng)。
(3)整合集成模式:在緊密集成要求的前提下，還要求應(yīng)用以功能單元為基本元素，以Web Service的方式提供服務(wù)，這樣門戶可以根據(jù)配置信息以及用戶的請求，自動調(diào)用合適的服務(wù)。通過門戶呈現(xiàn)的是一個一體化的、不可分割的、個性化的數(shù)字化校園統(tǒng)一信息系統(tǒng)。
2.1.2數(shù)據(jù)集成
信息門戶能通過數(shù)據(jù)交換平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園各類信息資源的有效共享，獲得完整、同步、一致性的數(shù)據(jù)視圖，進(jìn)而保證為用戶提供準(zhǔn)確及時的信息服務(wù)。數(shù)據(jù)交換中心采用XML作為數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，利用Web Service技術(shù)進(jìn)行組件和應(yīng)用系統(tǒng)的包裝，將應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求看作一種服務(wù)，通過服務(wù)的請求和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享。
2.2 應(yīng)用展現(xiàn)
信息門戶由若干頁面組成，每個頁面包含若干窗口。應(yīng)用展現(xiàn)是信息門戶的主要功能。
(1)門戶配置管理
信息門戶提供圖形化的門戶配置管理工具，讓門戶的管理員通過瀏覽器對門戶進(jìn)行配置，包括門戶首頁的配置、校內(nèi)訪問地址的配置、用戶登錄事件的配置等。
(2)用戶模板登理
用戶登錄信息門戶后，根據(jù)用戶身份類型的不同將會顯示一組不同的模版頁面。用戶身份類型是一組預(yù)先定義好的用戶類型，如本科生、研究生、教師等。同一類型的用戶一般具有相同或相似的系統(tǒng)訪問要求，因而可以作為模版頁面設(shè)計(jì)的依據(jù)。
用戶可以在模版頁面中的任意位置添加具有訪問權(quán)限的其他窗口，但不允許刪除模版頁面中管理員預(yù)定義的初始窗口。模版頁面顯示時將進(jìn)行權(quán)限過濾，若當(dāng)前用戶不具備其中某窗口的訪問權(quán)限，該窗口將被最小化或隱藏。
(3)個性化使用環(huán)境
門戶的出現(xiàn)改變了原有應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)模式。原有應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是面向功能的服務(wù)模式，每個應(yīng)用系統(tǒng)提供的只是可以滿足某種需求的功能。門戶提供的是面向人的服務(wù)模式，個性化的訪問環(huán)境包括個性化頁面和個性化的內(nèi)容訂制服務(wù)。個性化的內(nèi)容訂制就是利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析用戶的使用數(shù)據(jù)，并將用戶感興趣的內(nèi)容推送到用戶的面前，這點(diǎn)就是與傳統(tǒng)的網(wǎng)頁形式的最大區(qū)別。
2.3 單點(diǎn)登錄
單點(diǎn)登錄(Single Sign On，SSO)是一種用于方便用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。無論多么復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶只需在登錄時進(jìn)行一次注冊，便可獲得系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的訪問授權(quán)，以后便可以在網(wǎng)絡(luò)中自由跳轉(zhuǎn)，不必多次輸入用戶名和口令來確定身份。
單點(diǎn)登錄的前提是需要身份管理與服務(wù)系統(tǒng)的支持。在用戶身份全局統(tǒng)一的前提下，各應(yīng)用系統(tǒng)通過使用身份管理系統(tǒng)提供的專用接口，才能與門戶協(xié)同實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄。
結(jié)合門戶使用單點(diǎn)登錄功能，不僅給用戶提供了很大的便利，而且減少了不少利用認(rèn)證攻擊應(yīng)用系統(tǒng)的可能性，管理員無需修改或干涉用戶登錄就能方便地實(shí)施安全控制，極大地提高了系統(tǒng)的安全性和可用性。
3.身份管理與訪問控制中間件
身份管理與訪問控制包括兩部分:用戶身份管理與認(rèn)證、權(quán)限管理與訪問控制。
為了統(tǒng)一訪問入口，必須使用信息門戶，而為了給用戶更安全、更人性化的服務(wù)，必須提供單點(diǎn)登錄功能。為了支持單點(diǎn)登錄，首先應(yīng)該實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的用戶身份管理，然后在此基礎(chǔ)上提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證服務(wù)和統(tǒng)一的票據(jù)服務(wù)。
通過為數(shù)字化校園用戶提供統(tǒng)一的電子身份，實(shí)現(xiàn)用戶的集中化和統(tǒng)一的管理，規(guī)范用戶管理流程，大大提高用戶管理工作的效率。在統(tǒng)一身份管理系統(tǒng)建立后，統(tǒng)一的身份認(rèn)證服務(wù)也就能相應(yīng)地建立起來。
身份認(rèn)證服務(wù)給所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的用戶認(rèn)證服務(wù)，實(shí)現(xiàn)單憑統(tǒng)一的用戶電子身份就可以訪問所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，彌補(bǔ)了原來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)用戶相互獨(dú)立、互不通用的弊端，極大地增強(qiáng)了用戶使用系統(tǒng)的安全性和簡便性，提高了系統(tǒng)的人性化程度。
隨著對信息系統(tǒng)安全性要求的提高，基于電子證書的身份認(rèn)證也將逐步得到支持。身份認(rèn)證服務(wù)在進(jìn)行認(rèn)證時，摒棄了原先簡單的用戶名、密碼明文傳輸?shù)恼J(rèn)證方式，防止密碼明文在網(wǎng)絡(luò)上傳輸而導(dǎo)致泄密的可能，通過一種安全的認(rèn)證協(xié)議，使服務(wù)器和用戶之間可以實(shí)現(xiàn)雙向認(rèn)證，杜絕任何一方身份假冒的可能，提高系統(tǒng)以及用戶自身的安全性。
權(quán)限管理與訪問控制服務(wù)為各應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的權(quán)限管理平臺和權(quán)限數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。實(shí)際上，信息門戶在應(yīng)用展現(xiàn)時也涉及權(quán)限控制的問題，因此也需要使用相應(yīng)的權(quán)限管理與服務(wù)功能。統(tǒng)一權(quán)限管理與訪問控制的目標(biāo)主要包括:統(tǒng)一管理數(shù)字化校園內(nèi)各系統(tǒng)的權(quán)限；支持分級授權(quán)管理等靈活的授權(quán)機(jī)制。數(shù)字化校園身份管理與訪問控制體系如圖3所示。
圖3 數(shù)字化校園身份管理與訪問控制體系
應(yīng)用架構(gòu)主要展示了整個系統(tǒng)內(nèi)部的組成，它用組件的形式將本系統(tǒng)劃分為:Web管理界面、Web Service接口、用戶管理模塊、應(yīng)用系統(tǒng)管理模塊、角色管理模塊、權(quán)限管理模塊、證書管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、用戶認(rèn)證模塊以及數(shù)據(jù)庫訪問模塊。通過這些模塊來完成與外部應(yīng)用系統(tǒng)、管理人員和數(shù)據(jù)庫的通訊。
Web管理界面是管理員用于用戶信息管理、應(yīng)用系統(tǒng)管理以及進(jìn)行權(quán)限分配和管理的接口，具體的功能由其他業(yè)務(wù)組件實(shí)現(xiàn)。
Web Service接口主要提供其他應(yīng)用系統(tǒng)使用本平臺的接口，其他應(yīng)用系統(tǒng)通過這些接口實(shí)現(xiàn)用戶信息及權(quán)限信息的查詢。
用戶管理模塊負(fù)責(zé)管理和維護(hù)用戶信息。實(shí)現(xiàn)基本信息的添加、刪除、修改等操作；提供一定范圍內(nèi)的關(guān)鍵字查詢；為用戶添加應(yīng)用角色，并為用戶分配用戶組。
應(yīng)用系統(tǒng)管理模塊是管理注冊的應(yīng)用系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)身份管理與訪問控制系統(tǒng)中注冊或注銷應(yīng)用系統(tǒng)，以及維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)信息，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)下資源組的管理，以及資源的添加、修改、刪除等功能。
角色管理模塊實(shí)現(xiàn)了各應(yīng)用系統(tǒng)角色的管理，包括角色信息管理以及角色權(quán)限的管理，如角色權(quán)限的增加、刪除、修改等。
權(quán)限管理模塊主要負(fù)責(zé)用戶權(quán)限的管理，指的是對應(yīng)用系統(tǒng)下的資源建立權(quán)限信息，并為權(quán)限設(shè)置功能操作以及約束。
證書管理模塊主要管理用戶數(shù)字證書和應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)字證書，包括對數(shù)字證書的更新、查詢及下載等操作。
系統(tǒng)管理模塊主要負(fù)責(zé)身份管理與訪問控制系統(tǒng)的相關(guān)配置，如系統(tǒng)本身的配置、功能屬性管理、系統(tǒng)日志管理等，這樣使得系統(tǒng)配置更加靈活，便于多樣化定制。
用戶認(rèn)證模塊負(fù)責(zé)與CA認(rèn)證中心(專門提供網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證服務(wù)，負(fù)責(zé)簽發(fā)和管理數(shù)字證書，且具有權(quán)威性和公正性的第三方信任機(jī)構(gòu))進(jìn)行通信，是對用戶身份進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證、實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄功能的關(guān)鍵組件。
數(shù)據(jù)庫訪問模塊是所有其他組件訪問數(shù)據(jù)庫的接口，通過該模塊實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改、查詢等操作。
4.結(jié)束語
基礎(chǔ)中間件的重要性體現(xiàn)在兩個方面:一方面，信息門戶是學(xué)校數(shù)字化校園的信息展示平臺，也是校內(nèi)各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)集成平臺，作為各應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，直接為用戶提供全方位、個性化的訪問服務(wù)；另一方面，公共服務(wù)中間件為數(shù)字化校園各應(yīng)用系統(tǒng)提供關(guān)鍵的運(yùn)行時支持和服務(wù)，提供統(tǒng)一的運(yùn)行框架和安全的公共訪問服務(wù)。因此，基礎(chǔ)中間件的選擇與建設(shè)，不僅影響到新一代數(shù)字化校園的用戶服務(wù)水平，而且還體現(xiàn)了新一代數(shù)字化校園的技術(shù)水平。
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本文標(biāo)題：基礎(chǔ)中間件在新一代數(shù)字化校園中的應(yīng)用
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