大學生素質拓展網上認證系統設計與實現

荊　昊，張　瑞，張如意

(1.西安郵電大學 校團委，陜西 西安 710121；2.西安郵電大學 經濟與管理學院，陜西 西安 710121)

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大學生素質拓展網上認證系統設計與實現

荊昊1，張瑞1，張如意2

(1.西安郵電大學 校團委，陜西 西安 710121；2.西安郵電大學 經濟與管理學院，陜西 西安 710121)

為實現大學生素質拓展教育管理的智能化、網絡化，設計并實現了素質拓展網上認證平臺，平臺采用LAMP架構實現，客戶端服務器端采用瀏覽器/服務器結構模式,保證其可靠性和可擴展性，采用AJAX異步交互模式、軟件的負載均衡技術，實現系統平穩流暢的運轉。測試表明，該系統可實現對學生素質拓展的信息管理。

素質拓展；LAMP；AJAX；負載均衡

大學生素質拓展訓練是培養在校大學生基本素質的重要訓練之一。涉及訓練內容較為廣泛，包括對學生的學科競賽、學術活動、志愿者服務等各類社會實踐活動的申報、審核、批復、認定等內容。實現大學生素質拓展訓練的信息化、網絡化即大學生素質網上管理系統，是提高管理效率主要途徑[1]。目前，大學生素質拓展信息管理系統，通常是采用Java的Struts框架技術來設計[2]。利用大學生素質拓展管理系統的指標體系、指標權重以及測評標準[3]，可有效地實現大學生素質拓展信息管理，但是，針對移動互聯網快速應用，此類系統的安全性能、兼容性和擴展性還有待改進和提高。

本文擬設計大學生素質拓展網上認證管理系統，采用B/S瀏覽器/服務器架構以及LAMP技術模式，系統前端采用AJAX的異步交互模式以及服務器端的軟件負載均衡技術，提高了系統的安全性、兼容性和擴展性。

1　平臺架構設計

1.1平臺框架設計概述

B/S結構中平臺客戶端和后臺采用瀏覽器/服務器結構，見圖1。它由3層結構形成，客戶端瀏覽器是用戶的使用界面，極少部分的事務邏輯在前端瀏覽器(Browser)實現，主要事務邏輯在服務器端(Server)實現，系統數據主要存放在數據庫服務器中。利用成熟的網絡前端技術，以及先進的服務器端技術，實現原來需要復雜的專用軟件才能實現的強大功能。該結構具有操作使用簡單、維護和升級方式簡單、開發成本相對較低的特點[4-5]。

圖1　B/S結構

系統平臺的整體分為數據訪問層、業務邏輯層和表示層，以典型3層結構實現。數據訪問層也稱為持久層，其功能主要負責數據庫服務器的數據處理。實現對數據表的Select(查詢)，Insert(插入)，Update(更新)，Delete(刪除)等事務操作，并把最終的執行的結果返回給服務器。業務邏輯層處于表示層與數據訪問層之間，表示層調用它，而數據訪問層被它調用，它在數據交換中起到了承上啟下的作用，執行業務處理邏輯以及頁面存儲管理功能，接收客戶端的訪問請求，根據請求類型調用相應的處理程序。表示層為用戶提供交互界面，用來顯示數據和接收用戶的輸入信息，但表示層并沒有業務處理功能。見圖2。

圖2　3層體系結構

1.2系統功能設計

系統主要功能模塊，如圖3所示。

(1)注冊會員審核的分組權限管理。指學生填寫登陸用戶名、學號、姓名、郵箱等信息，提交注冊申請。系統賦予各院系管理者分組權限，分組以院系為單位，各院系管理者可以對相應學院的注冊申請進行審核，通過分組權限管理，可以提高注冊會員的審核效率。

(2)項目類型、院系、班級三級權限管理。指該系統包含項目發布的三級管理權限，一級權限為項目管理權限，由校級管理部門控制，該權限賦予管理者制定素質拓展項目類型和信息說明的權限；二級權限為學院管理權限，包括注冊會員分組審核權限，以及根據素質拓展項目類型，發布具體項目內容的權限；三級權限為班級管理權限，包括依照二級權限認定的項目內容對班級成員可參與項目進行發布的權限。通過項目發布的三級權限管理，提高認證系統項目發布效率。

(3)素質拓展項目的網上申請與審批。在素質拓展項目的具體來源上，以院系、學生會、協會等學校組織機構申報活動為主，這些具體的活動項目經過網上申請與審批后，通過校級、院系、班級三級管理系統進行公布，網上申請與審批功能可以實現對素質拓展項目進行集中管理，避免漏報和重復申報。

(4)基于班級、學院、學校的三級網絡認證。學生可采取線下參與活動，線上申請學分的方式申報素質拓展項目學分，該申請提交后，將由班級、學院、學校逐層認證審核，與項目發布中的由上到下不同，項目審核采取由下到上的方式，以保證項目審核的及時性與準確性。

(5)信息發布與反饋功能。認證系統平臺提供公告信息發布功能及反饋功能，使得用戶與平臺之間可以信息互動、互通，增強了認證系統在信息收集上的能力。

(6)用戶操作日志記錄與管理功能。平臺的系統日志能夠實時記錄用戶的登陸情況，以及訪問者的IP地址和在平臺上具體操作情況。如果以后平臺產生安全問題，該記錄是解決問題的依據。

圖3　主要功能模塊

1.3后臺服務器及數據庫設計

(1)后臺服務器設計

后臺服務器采用LAMP架構，即Linux操作系統、Apache服務器、MySQL數據庫、超文本預處理器(Hypertext Preprocessor，PHP)語言。它是目前Web開發領域的主流解決方案，其中 PHP腳本語言、MySQL數據庫管理系統、Apache服務器都是開源軟件，除了可以給企業降低成本外，還可以為企業構建強健的分布式網絡系統平臺。

分布式的Web系統采用LAMP 技術開發，由于單個技術的穩定性和強健性以及良好的兼容性，用LAMP開發的系統可以做到兼顧成本和系統的健壯性。所以，LAMP架構無論是從性能、質量還是價格上都是網絡分布式系統實現的最佳選擇。

(2)數據庫結構設計

系統后臺數據采用開源的MySQL，考慮到系統是基于B/S架構的多用戶系統，后臺數據庫采用開源的MySQL數據庫系統， MySQL是目前運行速度最快的SQL語言數據庫，并且完全免費，可以直接節省系統的開發成本，MySQL支持多用戶、多線程、多種操作系統。 MySQL的穩定性體現在了它擁有非?？焖俣曳€定的基于線程的內存分配系統。它還具有優異的SQL算法，相對于同級別的數據庫系統有效地提高了數據的更新效率。系統的用戶分為：學生用戶、班級管理員、院系管理員、校級管理員、系統管理員5級用戶。根據需求分析，建立以下數據字段，以滿足設計的要求和系統功能模塊的設立。見表1。

表1　數據字段表

2　系統關鍵技術分析及實現

2.1利用AJAX實現頁面的異步交互

系統的用戶體驗直接影響系統的使用效果，必須保證使用中頁面的提交、響應及重新加載頁面的過程順暢，操作過程中系統用戶需要進行大量的提交動作，如果采用傳統Web響應處理技術，用戶客戶端瀏覽器發送請求在未得到服務器相應時，客戶端只能等待。這種請求模式是獨占式的，它與服務器的響應時間同步。在這種模式下，客戶端即使只有一小部分更新數據，瀏覽器的整個頁面都需要重新加載。在系統的交互請求頻繁時，系統會經常處于一種不連續的狀態，這樣導致了系統的資源大量被占用，性能也相應降低。如果采用AJAX異步交互模式，可以實現異步的頁面局部數據刷新，解決傳統的Web頁面整體加載問題[6]。

系統實現異步交互模式步驟如下：

(1)創建一個異步請求對象-XMLHttpRequest

JavaScript中的XMLHttpRequest對象是異步請求實現的核心，首先創建XMLHttpRequest對象。

if(window.XMLHttpRequest){

針對firefox，mozillor opera safari ie7.8

xmlmyhttp = new XMLHttpRequest();

}

else if (window.ActiveXObject) {

xmlmyhttp =new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");

}

(2)創建HTTP請求，指定該請求的方法、URL地址、驗證信息

創建XMLHttpRequest對象后，使用XMLHttp-Request對象中的open( )和send( )方法向服務器端發送請求。

xmlmyhttp.open("GET","AjaxServer", true);

xmlmyhttp.send(null );

(3)設置回調函數，用來對應HTTP請求的狀態變化

回調函數用來響應XMLHttpRequest對象發送的HTTP 請求，該函數由XMLHttpRequest對象的onreadystatechange屬性來指定：

xmlmyhttp.onreadystatechange = callback;

Callback為回調函數的名稱。

(4)使用JavaScrip解析XMl，在獲取異步調用的數據后實現網頁局部的刷新，方法如下。

首先判斷http的交互是否成功，如下：

if(xmlhttp.status == 200)

獲取服務器端返回的數據,獲取服務器端輸出的純文本數據，如下：

var responseText = xmlmyhttp.responseText;

當得到數據后，DOM將數據更新在相應的頁面上，如下：var divNode = document.getElementById("mymessage ");

document.getElementById("mymessage ");

divNode.innerHTML = responseText;

2.2安全保護策略

網絡系統的安全已經成為一個系統實施成功的因素之一,保證系統高效地運行，系統中的數據如何防止被意外破壞，是必須考慮的重要問題[7]。設計采取以下安全策略以保證系統安全穩定的運行。

(1)及時更新最新版本的服務器端軟件。軟件發展的過程就是不斷修補自身漏洞，不斷增強自身功能的過程，及時更新軟件，可以提高系統安全穩定性。

(2)對系統訪問IP進行過濾。只允許校內的IP用戶訪問，以達到降低風險的目的。由系統管理員配置IP分組過濾表，過濾模塊根據IP分組中報頭的源地址、目的地址、端口號等信息，對訪問的IP分組進行過濾，來禁止校外的IP地址對系統的訪問。

(3)對系統的數據庫進行定期備份，防止系統意外崩潰而導致的信息丟失。系統后臺數據庫采用MySQL數據庫系統，使用MySQL自帶的mysqldump工具對數據進行定期備份，備份的數據以sql文件形式保存。這種備份方法的優點是能夠與正在運行的MySQL自動協同工作，在運行期間可以確保備份是當時的點，它會自動將對應操作的表鎖定，不允許其他用戶修改。

(4)移去或鎖定某些系統賬號，比如sys、adm等等。

(5)完善系統的日志功能，記錄每個管理員的日常登錄和操作，為出現安全問題后查找原因提供線索。

2.3負載均衡的實現

Web系統在特定的場景下訪問人數過多，使Web服務器的負載加重，造成系統的超負荷運轉。硬件方式實現負載均衡需要投入大量的資金，考慮到實施成本問題，系統采用軟件方式實現并達到相應的效果。該方案不需要用戶購買專用的負載均衡設備、Web服務器集群系統，成本低且使用方便靈活。該方案參照硬件負載均衡原理，使用一臺裝有雙網卡的服務器做為負載均衡設備，實質上通過對TCP/IP 協議數據報文的解包、再打包、轉發，將系統的負載分配到不同的Web 服務器上以實現負載均衡[8-9]，如圖4所示。

圖4　軟件實現負載均衡

3　系統實現和測試分析

3.1系統實現及功能測試

系統實現了預期的設計功能，系統登錄界面及主功能界面，如圖5、圖6所示。界面美觀，經測試系統登錄注冊、學院項目管理、學生申請的認證管理、特殊項目的管理等模塊都能穩定運行。

圖5　系統登錄界面

圖6　功能模塊界面

3.2系統兼容性測試

B/S架構具有很好的擴展性與兼容性，當需要對系統應用進行擴展升級時，只需更新服務器端的軟件就可以。針對客戶端，在不同的操作系統上只要使用瀏覽器就可以訪問系統。然而，實際中系統面向的用戶運行環境不一，用戶對瀏覽器軟件的使用習慣差別很大，經過對目前常用的主流瀏覽器軟件測試后，常見的火狐瀏覽器、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，測試結果如表2所示。

表2　兼容性測試結果

3.3系統安全測試

安全性是評測一個系統是否成功的關鍵指標之一，經過對系統的身份認證、訪問控制、數據機密性及數據完整性的測試，系統具有很強的抗攻擊性及容錯性能，測試結果，如表3所示。

表3　安全性測試結果

4　結語

系統使用LAMP+AJAX技術設計并實現了大學生素質拓展認證系統，保證了系統的穩定性和可擴展性。系統將學生的基本情況以及參加素質拓展項目的情況予以完整記錄，實時反映學生參加各類項目的活動數據，并可動態查詢學生素質拓展學分修學進度等。該系統在實際工作中提高了大學生素質拓展活動管理的信息化和網絡化水平。

[1]黎會, 梁國業, 郭建雄. 大學生素質拓展管理系統研究[J/OL]. 中國教育信息化, 2015(9):51-53[2016-02-20].http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JYXX201509016.htm DOI:10.3969/j.issn.1673-8454.2015.05.015.

[2]方屹. 大學生素質拓展認證系統的設計與實現[D/OL].大連：大連理工大,2014:4-60[2016-02-20]. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-1015571074.htm.

[3]趙海濤. 提升大學生就業競爭力的素質拓展體系構建研究[J/OL]. 職業時空, 2014, 10(8):111-112[2016-02-20]. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XZQJ201408042.htm.DOI:10.3969/j.issn.1672-8963.2014.08.042.

[4]劉彩利. C/S和B/S混合體系結構的開發與應用[J/OL]. 電子設計工程, 2015, 23(14):26-28 [2016-02-20]. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GWDZ201514008.htm. DOI:10.3969/j.issn.1674-6236.2015.14.008.

[5]ZHANG J P, ZHU X D, LIANG X. C/S and B/S MixedStyle and the Application[C/OL]// 2009. ETCS '09. First International Workshop on Education Technology and Computer Science, Wuhan:IEEE,2009:682-686 [2016-02-20]. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.j sp?arnumber=49 59127. DOI: 10.1109/ETCS.2009.412.

[6]李展飛, 羅競華, 胡桂考,等. 基ASP.NET AJAX技術的在線考試系統設計與實現[J/OL]. 電腦知識與技術,2016,12(12):121-125[2016-02-20]. http://www.cnki.com.cn/Article /CJFDTotal-DNZS201612054.htm. DOI :10.14 004/j.cnki.ckt.20 16.14 17 .

[7]葛琳琳.高校學生信息服務系統滲透測試研究[J/OL].電子設計工程,2016,24(7):154-156[2016-05-15]. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GWDZ201607047.htm. DOI:10.3969/j.issn.1674-6236.2016.07.047.

[8]WU J.Distributed System Design[M].北京:機械工業出版社.2001:80-125.

[9]嵇小飛. Web服務器集群系統的自適應負載均衡調度[J/OL]. 中小企業管理與科技(中旬刊), 2016(6):153-154[2016-05-15]. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-Z QGZ201606093. htm.

[責任編輯：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年度全國學校共青團研究立項課題(2015LX334)；2014年西安郵電大學思想政治教育研究項目(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，從事計算機應用研究。E-mail:38522423@qq.com

TP302

A

2095-6533(2016)05-0064-05