基于移動校園平臺的身份認證系統的設計與實現

蔡彬彬

（長春理工大學 信息化中心，長春 130022）

傳統計算機上的身份認證技術已經十分成熟，通過刷卡實現的身份識別系統已經不能滿足大家方便快捷的身份識別需求。移動認證技術在專業設備上的應用已經得到廣泛認可，在大眾化智能終端領域上的應用正在興起[1］。隨著大學校園無線網絡覆蓋和智能手機的快速普及，移動校園項目作為數字化校園的一部分已經從理論走進了我們的生活[2］，智能手機上應用的開發成為新寵。

使用現有移動校園項目的開發者接口遵循數字化校園的標準，開發更具有個性化需求的應用軟件，既可以逐步豐富學校移動校園的個性化應用也可以減少采購和維護成本。移動校園項目內容的豐富能夠完善數字化校園體系，創造方便快捷的數字信息交流生態圈。移動校園平臺可以涵蓋學校教務管理、圖書館管理、校內生活服務、學校周邊等應用和學校新聞、通知公告等內容，和學校常規網絡應用系統相呼應，打造一個內容更加生動豐富的動態服務網絡[3］。學校的移動校園平臺是由移動校園應用超市和開發者平臺組成的。現在移動校園應用超市已經集成了移動OA、圖書借閱查詢、一卡通、郵件、新聞聚合、通知公告、日程、校歷、黃頁等內容。

使用數據中心的共享數據可以解決數據來源的權威性問題，使用合理的同步機制可以保障數據的實時性和準確性。通過自行設計和開發的后臺進行授權的管理和控制，結合用戶的實際需求可以實現靈活多變的個性化應用。本系統通過掃描二維碼等方式快速查詢學生在學校數字化校園系統內的信息，實際應用中可以實現考試中學生身份的快速核實等功能。在身份識別的基礎上還可以進一步開發，如可以做會議簽到等擴展應用的開發。

1 項目設計與開發的基本原理

為了做好本系統的設計和開發工作，首先對現有移動校園平臺項目的接口的進行梳理，確認數據標準，并根據學校的自身特點確認APP開發語言和開發工具。在與學校相關部門進行討論確認系統的功能和展示形式和內容后，進行了項目總體框架設計，并邀請部分專家進行了審核。總體框架方案確定后，進行數據庫設計、后臺管理模塊開發和APP的開發。系統演示版本內部測試通過后，邀請業務部門一線人員進行功能演示，聽取系統功能改進建議后進行系統升級改造。最后選擇合適場景進行實際或模擬測試驗證。

系統選擇使用MySQL數據庫作為系統數據庫。MySQL作為一款開放源代碼的免費數據庫系統，管理時使用最常見的結構化查詢語言（SQL）進行管理。MySQL具有速度快、可靠性高和適應性強的提點，成為非事務化處理情況下的首選的關系型數據庫。

使用ODI（Oracle Data Integrator）工具實現和共享數據中心之間的數據同步。ODI屬于Oracle融合中間件產品系列，它解決了異構程度日益復雜的環境中的數據集成需求。它是一個基于Java的應用程序，可以使用數據庫來執行基于集合的數據集成任務，也可以將該功能擴展到包括Oracle、SQL Server，MySQL在內的多種數據庫平臺[4］。

后臺管理模塊是針對桌面電腦操作進行設計的，可以根據用戶的實際需要設計開發個性化的應用接口，方便管理員用戶進行各種系統配置和批量數據操作。后臺管理模塊采用WindowsIIS平臺在校網內網發布，和移動校園項目平臺分離發布，提高系統運行的安全性、可靠性和以維護性。

手機端APP的開發采用開發者平臺實現，該平臺支持jQuery Mobile作為前端框架的開發。它是一個基于HTML5，擁有響應式網站特性，兼容所有主流移動設備平臺的統一UI接口系統與前端開發框架，可以運行在所有的智能手機、平板電腦和桌面設備上。它將“寫得更少、做得更多”這一理念提升到了新的層次，它會自動為網頁設計交互的易用外觀，并在所有移動設備上保持一致[5］。

2 項目的設計與實現

2.1 總體設計方案

本系統通過開發者平臺植入于學校移動校園平臺，通過平臺的二維碼識別接口識別包含學生一卡通號碼信息的二維碼，在校驗完用戶的授權后，根據權限檢索同步于現有數字化校園平臺內的教職工和學生基本信息數據，實現學生身份的快速識別。本系統包括三個部分：植入于移動校園項目的APP，提供授權管理、授權驗證和數據檢索的管理后臺，實現數字化校園數據中心數據與本系統數據庫間的教工和學生基本信息數據的同步。

系統開發初期，在進入本系統后直接開始驗證用戶是否具有調用學生身份驗證接口的使用權限。當用戶具有權限時調用二維碼采集接口跳轉到二維碼信息采集界面；如果不具備接口調用權限時提示用戶權限不足后推出本系統。系統測試版本開發完成后，拿到相關業務部門征求意見，在對系統進行了實際演示后，相關業務部門提出系統應當，充分考慮到用戶的使用習慣和后期擴展需要建議把權限驗證步驟后移。從進入應用開始驗證用戶使用權限，改為先調用二維碼信息采集，根據二維碼信息判斷具體調用哪個接口，在接口里面再對用戶的具體的權限進行驗證。

方案完善后如圖1所示，不僅實現了通過簡單快捷的身份認證方式方便學校日常教學中學生身份的識別和確認，還預留了方便以后增加更多個性化應用的擴展接口。

圖1 改進后的系統流程圖

2.2 系統后臺管理功能的設計與實現

在系統后臺管理模塊中，通過自行設計和開發的后臺進行接口程序調用授權的管理和控制。通過該管理模塊，可以實現對自定義的教職工用戶組進行授權，授權用戶組內的教職工用戶，可以在授權有效期內使用本系統，非授權用戶或授權過期時會禁用對學生基本數據的檢索功能。系統后臺主要功能包括三個部分師生信息查詢模塊、用戶組信息維護及授權管理模塊和后臺管理員信息維護模塊，模塊詳細功能如表1所示。

表1 系統后臺功能介紹

2.3 系統數據庫中教工和學生基本信息的同步

原有數字化校園內的學生基本信息是從教務管理系統內導出后，在線下導入到數據中心數據庫的，一般每學期或在有重要信息變更時進行一次數據更新。學生產生異動后學生信息不能及時在數據中心內得到體現，嚴重影響到了數據中心數據的準確性和權威性。經多次和教務協商后在教務數據庫內建立了一組只有只讀權限的視圖，視圖中包含的學生學籍信息、教師信息、課程信息、教室信息、教學日歷、授課計劃等數據。利用Oracle的ODI數據集成工具，將這些數據根據信息變更頻率和數據實時性要求的不同，設計不同的更新計劃，定期將這些數據抽取到數據中心當中。比如學生信息需要推送給圖書館、一卡通和校園信息門戶，這些信息需要較高的更新頻率，每一個小時會更新一次；而授課計劃數據量巨大數據相對穩定，而且調串課一般都需要提前申請，這些數據會在每天晚上進行一次更新。在課表信息進入數據中心后對這些數據進行整理和清洗后在移動校園平臺內實現了個人課表的查詢和教室占用情況的檢索。完成教務管理系統和數字化校園數據中心的數據對接，豐富了數據中心的數據內容，使數據中心內的數據更加具有實時性、準確性和權威性的特點。

為了做好本系統與學校數據中心的數據同步，后臺管理模塊利用ODI工具，定期將數字化校園數據中心內的教職工和學生的基本數據同步到本系統的數據庫內，保證本系統內檢索數據的實時性和準確性。在學生基本信息異動比較活躍的學期初，數據更新頻率為半天一次，其他時間數據同步接口每天晚上23點運行一次。

圖2 系統學生基本信息數據與數據中心間的數據同步

2.4 系統APP的實現及數據查詢接口的權限認證

本系統是在現有的移動校園項目的基礎上做二次開發，利用身份認證接口做系統登錄的統一身份認證。利用現有的移動校園平臺，用戶不用再單獨安裝應用程序，只需要通過簡單的操作安裝指定插件就可以方便快捷的打開本系統；使用統一的認證接口，用戶不用再單獨記憶和管理一套用戶名和口令。

系統通過二維碼識別技術識別包含有特定信息的二維碼，實現學生身份的快速識別。調用移動校園平臺的二維碼識別接口，識別包含有學生一卡通號碼信息的二維碼，通過授權驗證接口的驗證后調用數據檢索模塊返回相應學生的基本信息

權限驗證模塊的驗證分三步進行：首先檢查當前用戶的身份，只有教職工的身份才有權利使用本系統；然后在所有的用戶組里面檢索，判斷當前用戶是否是授權用戶；最后校驗用戶所在的用戶組授權是否在有效期內。只有以上三步都檢查通過才能使用本接口在學生基本信息庫內進行查詢。

為了方便實現功能擴展，在二維碼信息識別后的信息校驗部分預留二次開發接口。當二維碼信息為網址的時候會提供給用戶調用終端設備上的瀏覽器打開網址的按鈕，當二維碼信息為其它信息時會提示“不是有效二維碼”。本系統學生基本信息查詢接口暫時只對校園網用戶開放使用權限，在校園網外無法使用本系統。

圖3 開啟校驗調試模式下的權限驗證模塊驗證通過截圖

在后期擴展開發時只需要對“無效”二維碼進行進一步分類，并在預留的用戶組信息上附加相應的接口信息，就可以實現不同的接口調用匹配不同的權限控制。擴展應用開發時只需要專注于應用接口的具體實現，通過簡單的配置就可以集成到本系統當中。

3 結束語

項目完成教務管理系統和數字化校園數據中心的數據對接，豐富了數據中心內的數據，使數據中心內的數據更加具有實時性、準確性和權威性的特點。新生入學或學生產生異動后數據會被自動同步到數據中心，然后會自動更新校園信息門戶和圖書管理等應用系統內部的用戶信息。在學生的課表信息進入數據中心后，在移動校園內部還實現了課表和教室占用情況的查詢。本應用數據庫和數字化校園數據中心間的數據同步機制保證數據的準確和實時性。

利用本系統的管理后臺快速的查詢出一些特定條件下的學生和教工的基本信息，方便業務部門做查詢和統計，解決了教務系統無法更改系統程序以集成一卡通號碼的顯示和查詢，也沒有對其他部門開放包含一卡通號碼信息的查詢接口的問題。

系統已經實現了身份識別和權限認證的核心功能，并在系統APP部分和后臺管理部分都預留了擴展接口，在此基礎上還可以進行開發，并支持不同應用接口不同的權限控制。

學生和教工的圖片存貯如果存儲在數據庫內會占用非常大的存儲空間，并對數據查詢的速度有較大影響。目前圖片信息是使用圖片文件的方式存儲在后臺管理服務器上的，這樣的好處是數據庫文件本身非常小，查詢速度快，備份占用空間小。問題在于圖片信息的獲取采用的辦法是從一卡通系統中導出，線下拷貝的方法進行更新的。雖然人員圖片信息相對穩定，不常更新，只在每年新生入學期間有較大變動，但這種方法效率非常低，正在研究辦法實現自動化的一卡通數據庫圖片信息本地化的方法。

[1]張言林，李博.基于數字化校園的手機app客戶端設計初探——東北林業大學“移動校園”手機APP客戶端設計[J］.設計，2014（2）：81-82.

[2]徐玲，蔣欣志.手機二維碼識別系統的設計與實現[J］.計算機應用，2012（5）：1474-1476.

[3]孫耀庭，陳信.開放大學“移動校園”構建的探索[J］.中國教育信息化，2007（19）：7-9.

[4]王晶春.數字化校園數據集成總體架構淺析[J］.長春理工大學學報：自然科學版，2015，38（3）：148-151.

[5]李莉，張超然，劉丹，等.移動APP開發模式研究[J］.長春理工大學學報：自然科學版，2016，39（5）：110-114.