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四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 中文摘要 由于信息技术的飞速发展，计算机硬件条件在基础教育行业中得到了很大 的提高，以多媒体技术为代表的各种信息技术的应用是基础教育行业中发展最 快的应用服务之一。 四川基础教育信息管理系统平台项目是根据四川省教育厅的有关文件精神 来设计和实施的，项目包括四川基础教育信息管理系统平台的硬件设计与实现， 构建四川基础教育信息管理平台的门户网站一四川基础教育网，建设层次构架 的基础教育信息管理体系，建设省级基础教育资源中心，实现基于该平台上的 有关应用。 该项目与教育部的农村远程教育工程一起实施，目标是覆盖整个四川的中 小学校，作者在该项目前期阶段基本结束的基础上撰写而成本文，基本上可以 概括整个项目的设计思想全貌和应用重点。 作为应用实践性课题，本文首先从总体框架上设计四川基础教育信息管理 系统平台，然后对项目要实现的各个部份分别加以设计与实现，重点在于利用 m p l s v p n 技术完成系统平台硬件的构架与实现，系统平台门户网站的构建与 实现，平台层次管理系统的设计，省级基础教育资源中一t 5 的设计与实现。最后， 作者对四川基础教育信息管理系统平台设计与实现中存在的问题、困难及发展 进行了总结，并提出了一些自己的意见和建议。 关键词：信息系统，m p l s - v p n ，层次管理系统，资源中心 四川基础教育信息管理系统平台的殴计与实现 a b s t r a c t b e c a u s eo fd e v e l o p m e n ta tf u lis p e e do fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y c o m p u t e rh a r d w a r et e r m sg e th e a v yi m p r o v e m e n tv e r ya m o n gb a s i ee d u c a t i o n t r a d e ，t a k i n gm u l t i m e d i at e c h n o l o g y a sv a r i o u sk i n d so fi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e so fr e p r e s e n t a t i v e s a p p l i c a t i o nb a s i ce d u c a t i o nt r a d et h e a p p l i c a t i o nw i t ht h e f a s t e s td e v e l o p i n gs p e e di s s e r v e d t h eb a s i ce d u c a t i o ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o r mp r o j e c t i ns i c h u a nw a sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e da c c o r d i n gt ot h er e l e v a n tg i s t s o fad o c u m e n to f t h ee d u c a t i o nd e p a r t m e n t o fs i c h u a np r o v i n c e ，t h e h a r d w a r et h a tt h ep r o j e c t i n c l u d e st h eb a s i ce d u c a t i o n i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o r m o fs i c h u a n i s d e s i g n e d a n dr e a l i z e d s t r u c t u r et h ep o r t a lo ft h e b a s i ce d u c a t i o ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t p l a t f o r mo fs i c h u a n t h eb a s i ce d u c a t i o nn e t w o r ko fs i c h u a n ，b u i l dt h e b a s i ce d u c a t i o ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo ft h el e v e l f r a m e w o r k b u i l dt h ep r o v i n c i a l b a s i ce d u c a t i o nr e s o u r c ec e n t r e ，r e a l i z e t h i s p l a t f o r m b a s e dr e l e v a n ta p p l i c a t i o n t h i s p r o j e c ti m p l e m e n t w i t ht h er u r a lt e l e e d u c a t i o np r o j e c t o f m i n i s t r yo fe d u c a t i o nt o g e t h e r ，t h eg o a l i st h em i d d l ea n dp r i m a r y s c h o o lst oc o v e rt h ew h o l es i c h u a n ，t h ea u t h o rw r i t e s o nt h eb a s i so f t h et h i n gt h a tf i n i s hb a s i c a l l yt h i sp r o j e c te a r l i e rs t a g eb u tt h ec o s t isg e n t l e ，c a ns u m m a r i z et h ed e s i g np h i l o s o p h yo v e r a l lp i c t u r eo ft h e w h o l ep r o j e c ta n du s et h ef o c a lp o i n tb a s i c a l l y i i 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 a st h e u s i n gs u b j e c t ，t h i s t e x t d e s i g n s t h eb a s i ce d u c a t i o n i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o r mo fs i c h u a nf r o mo v e r a l lf r a m ea t f i r s t ，t h e nd e s i g na n dr e a l i z ee a c hp a r tt h a t t h ep r o j e c ts h o u l db e r e a l i z e d s e p a r a t e l y t h e f o c a l p o i n t 1 i e si n u t n i z i n g m p l s v p n t e c h n o l o g yt of i n i s ht h ef r a m e w o r ko ft h es y s t e m a t i cp l a t f o r mh a r d w a r e a n dr e a li z e ，t h ec o n s t r u c t i o na n dr e a li z i n go ft h es y s t e m a t i cp l a t f o r m p o r t a l ，t h ed e s i g no ft h el e v e la d m i n i s t r a t i v es y s t e mo ft h ep l a t f o r m ， d e s i g na n dr e a l i z i n go ft h ep r o v i n c i a lb a s i ce d u c a t i o n r e s o u r c ec e n t r e t h eg e n e r a ll o g i s t i c sd e p a r t m e n t ，q u e s t i o n ，d i f f i c u l t ya n dd e v e l o p m e n t t h a te x i s t e di nt h ea u t h o r a n dr e a l i z e dt h e d e s i g n o fp l a t f o r mo f i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo ft h eb a s i ce d u c a t i o n o fs i c h u a nh a v eb e e n s u m m a r i z e d ，a n dh a sp u tf o r w a r ds o m eo n e so w no p i n i o n sa n ds u g g e s t i o n s k e y w o r d ：i n f o r m a t i o ns y s t e m ，m p l s v p n ，t h e l e v e la d m i n i s t r a t i v e s y s t e m ，r e s o u r c e s c e n t r e i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：训q 年q 月皤日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：j 避导师签名：i 塑 日期：2 删牛年缸月瑚日 四j i 基础教育信恩管理系统下台的 殳计与实现 缩略词 a d s l a s y m m e t r i c a ld i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ( 非对称数字用户环线) m i s m a n a g e m e n ti n f o r m a ti o ns y s t e m ，管理信息系统 m p l sm u l t i p r o t o c o ll a b l es w i t i c h 多协议标签交换技术 v p nv i r t u a lp r l r a t en e t w o r k 虚拟专用网络 d ci n t e r n e td a t ec e n t e r互联网数据中，c o ao f f i c ea u t o m a t i z a t i o n办公自动化 n a s n e t w o r ka c c e s ss e r v e r 网络存取服务器 i pi n t e r n e tp r o t o c o l网际协议 a s pa c t iv es e r v e rp a g e动态服务器主页 t s pi n t e r n e ts e v i e ep r o v i d e互联网服务提供者 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 d n sd o m a i nn a m es e r v e r域名服务器 f t pf i l et r a n s f e rp r o t o c o l文件传送 输 协议 o l eo b j e c t1 in ke m b e d 对象链接和嵌入 h t m l h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e 超文本链接标示语言 v i 四川基础教育信息管理系统平台的设计l 实现 第一章引言 1 1 课题背景、现状及意义 1 1 1 课题背景 2 1 世纪，知识经济与信息革命已扑面而来，现代信息技术的普及，将对教 育教学观念、模式、内容、方式和制度的变革产生巨大推动作用，为基础教育 改革和发展提供更广阔的空间，为实现基础教育可持续发展提供坚实的基础。 加速中小学基础教育信息管理系统平台的建设，是迈向教育现代化的必由之路， 也是实现教育社会化的必由之路。 随着信息技术的进步以及社会经济发展，基础教育行业的计算机硬件条件 得到了很大的提高，以多媒体技术为代表的各种信息技术的应用是基础教育行 业中发展最快的应用服务之一，基于网络的应用日益得到重视。 四川省是我国西部的一个人口大省，目前有各级各类学校3 万多所，分布 在各个地区，地理位置、经济条件差别很大，各个地区的信息技术发展极不平 衡。在省委省政府的关心支持下，全省教育信息化、现代化工作正在积极、稳 妥地推进，各项工作取得了较大成绩，成效显著。但是在推进信息化的过程中， 也存在不少问题，一是设备利用率低：二是相当多的地方存在“重硬轻软”的 现象；三是教育信息管理系统的建设缺乏统一的标准，统计数据不规范，使信 息无法汇总和相互传递。这些问题造成的结果是一方面投入不断增加，另一方 面全省软件接口统一的难度不断加大，不但带来了教育投入资金的极大浪费， 丽且各市、州、县( 市、区) 学校的教育“信息孤岛”现象越来越严重。 四j l i 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 l i 2 课题意义及现状 由于四川省各个地区的地理位置、经济条件差别很大，建设四川基础教育 信息管理系统平台，实现全省基础教育信息的互联互通，意义重大。 在全省建立基础教育信息管理系统，是落实省委省政府关于加快我省信息 化进程的具体体现，是我省以教育信息化促进教育现代化的战略措施，是我省 基础教育进一步发展的重要基础和条件。大力推进四川基础教育信息管理系统 的建设将有利于全省中小学教育信息的互联互通，有利于基础教育信息资源的 共享，有利于四川基础教育的新发展，对提升全省基础教育管理的现代化水平 具有重要的意义。 四川l 基础教育信息管理系统平台项目是根据四j l i 省教育厅的有关文件精神 来设计和实施的，项目包括i nj l l 基础教育信息管理系统平台的硬件设计与实现， 构建四川基础教育信息管理平台的门户网站一四川基础教育网，建设层次构架 的基础教育信息管理体系，建设省级基础教育资源中心，实现基于该平台上的 有关应用。 本课题首先从总体框架上设计i nj l l 基础教育信息管理系统，然后对项目要 实现的各个部份分别加以设计与实现，重点在于四川基础教育信息管理平台的 物理支撑构建，平台门户网站的设计，层次管理系统的设计，省级基础教育资 源中心的设计与实现，比较全面的体现了整个项目的设计思路和方法，并在前 期完成了部分功能模块的开发与实现。 本项目完全实现大约需要五年时间，项目的实施结合农村中小学远程教育 工程一起实施，整个项目的构架，功能设计及部分模块的实现由作者完成，项 目的部分应用子课题已经单独立项并由另外的课题小组负责实施。 计算机学科“既是一门科学，更是一门工程”，本课题作为应用实践性课题 2 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 正是该思想的具体体现。类似的基于全省基础教育的应用，在困内目前还没有， 因此具有一定的实践意义和先进性。 1 - 2 课题任务 本课题的目标是完成四j i l 省基础教育信息管理系统平台的构架设计及部分 功能的实现，构建一种可以持续发展的应用实践模式。泼课题的主要任务包括 ( 1 ) 了解综合性管理系统平台的设计方法和开发方法 ( 2 ) 分析和研究基于m p l s v p n 技术的省级城域网及资源中心的构建 ( 3 ) 探索应用实践型项目的实现途径与方法 ( 4 ) 仔细研究和分析目前基础教育信息管理的需求并作出设计总体方案 ( 5 ) 对应用系统进行总体设计和模块划分，并设计出相应的软件功能模块 ( 6 ) 从项目的角度，完成系统平台前期的应用与实践规划设计。 1 3 文章结构 本文主要分析四川基础教育信息管理系统平台项目的设计、实现过程。第 一章( 本章) 介绍课题背景和现状，以及文章的结构。第二章介绍了构建系统 平台的硬件支撑中使用到的主要技术m p l s v p n 技术，包括v p n 技术、m p l s 技术及其应用等。第三章主要介绍四川基础教育信息管理系统平台项目的总体 规划，包括项目的依据，项目的总体功能要求，项目的技术及安全性要求等。 第四章介绍四川基础教育信息管理平台的物理构建与实现，从硬件实现的角度 介绍四川基础教育信息管理系统的设计思想和解决方案。第五章介绍四川基础 教育信息管理系统平台门户网站的设计，包括网站所要实现的功能，网站的构 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 架，网站的自“后台实现等。第六章介绍了四川基础教育信息管理系统平台的管 理部分，着重介绍市州基础教育信息的管理，要实现的功能，以及学校、县、 市州、省级管理的层次管理关系。第七章主要介绍四川基础教育信息管理平台 省级资源中心的设计与实现，构建省级的基础教育资源中心。第八章简单介绍 了基于四川基础教育信息管理系统平台的其他应用，包括信息技术网上考试， 毕业证书的电子认证系统，以及电子邮件等，由于每一种应用都相对独立，本 文中仅仅列出系统平台的简单参考要求。第九章总结整个课题项目，介绍作者 在项目中所做的工作，以及项目中需要进一步解决的问题。 四川i 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 第二章 i 1 1 1 1 基础教育信息管理系统平台设计的相关技术介绍 2 1 概述 四川基础教育信息管理系统平台的设计主要按照现代软件工程的思想，采 用n 层b s 网络模型来设计与实现，整个系统硬件支撑的构建与实现的设计主 要采用的是m p l s v p n 技术。下面就将课题的相关技术作如下简单介绍： 21 1v p n 网络技术 2 1 1 1 虚拟专用网络( v p n ) 技术简介 虚拟专用网络( v p n ) 可以实现不同网络的组件和资源之阃的相互连接。 虚拟专用网络能够利用i n t e r n e t 或其它公共互联网络的基础设施为用户创建( 图 2 1 ) 图2 1v p n 连接示意图 虚拟专用网络允许远程通讯的各种用户使用i n t e r n e t 等公共互联网络的路 由基础设施以安全的方式与位于控制中心局域网端的有关服务器建立连接。虚 拟专用网络对用户端透明，用户好象使用一条专用线路在客户计算机和控制中 四川基础教育信息管理系统平台f 勺设计与实现 心服务器之间建立点对点连接，进行数据的传输。 虚拟专用网络技术同样支持中心服务器通过i n t e r n e t 等公基互联网络与其 分支机构或其它用户建立连接，进行安全的通讯。这种跨越i n t e r n e t 建立的v p n 连接逻辑上等同于两地之间使用广域网建立的连接。 虽然v p n 通讯建立在公共互联网络的基础上，但是用户在使用v p n 时感 觉如同在使用专用网络进行通讯，所以得名虚拟专用网络( v p n ) 。 使用v p n 技术可以解决在当今远程通讯量日益增大以及广泛分布的情况 下，用户需要访问中央资源，相互之间进行及时和有效的通讯的问题。 2 1 1 2 虚拟专用网络的基本用途 ( 1 ) 通过i n t e m e t 实现远程用户访问 虚拟专用网络支持以安全的方式通过公共互联网络远程访问中心资源。 图2 2 v p n 远程访问中心示意图 与使用专线拨打长途或( 1 - 8 0 0 ) 电话连接企业的网络接入服务器( n a s ) 不同，虚拟专用网络用户首先拨通本地i s p 的n a s ，然后v p n 软件利用与本 地i s p 建立的连接在拨号用户和企业v p n 服务器之间创建一个跨越i n t e m e t 或 其它公共互联网络的虚拟专用网络。 ( 2 ) 通过i m e m e t 实现网络互连 6 四i l 基础教育信息管理系统平台的殴计与实现 可以采用以下两种方式使用v p n 连接远程局域网络：使用专线连接分支机 构和中心局域网以及使用拨号线路连接分支机构和中心局域网。| j 者不需要使 用价格昂贵的长距离专用电路，分艾机构和资源中心端路由器可以使用各自本 地的专用线路通过本地的i s p 连通i n t e m e t 。v p n 软件使用与本地i s p 建立的连 接和i n t e m e t 网络在分支机构和资源中心端路由器之间创建一个虚拟专用网络。 后者不同于传统的使用连接分支机构路由器的专线拨打长途或( 1 - 8 0 0 ) 电话连 接资源中心n a s 的方式，分支机构端的路出器可以通过拨号方式连接本地i s p 。 v p n 软件使用与本地i s p 建立起的连接在分支机构和资源中心端路由器之间创 建一个跨越i n t e r n e t 的虚拟专用网络。 图2 3 通过i n l e m e t 实现网络互连示意图 应当注意在以上两种方式中，是通过使用本地设备在分支机构和中心部门 与i n t e m e t 之间建立连接。无论是在客户端还是服务器端都是通过拨打本地接 入电话建立连接，因此v p n 可以大大节省连接的费用。v p n 服务器必须一天 2 4 小时对v p n 数据流进行监听。 ( 3 ) 连接资源中心内部网络计算机 在中心的内部网络中，考虑到一些部门可能存储有重要数据，为确保数据 的安全性，传统的方式只能是把这些部门同整个资源中心网络断开形成孤立的 小网络。这样做虽然保护了部门的重要信息，但是由于物理上的中断，使其他 7 四j i 【基础教育信息管理系统平台的殴计与实现 部门的通讯上的困难。 图2 4v p n 连接中心内部网络计算机示意图 采用v p n 方案，通过使用一台v p n 服务器既能够实现与整个资源中心网 络的连接，又可以保证保密数据的安全性。路由器虽然也能够实现网络之间的 互联，但是并不能对流向敏感网络的数据进行限制。如果使用v p n 服务器，资 源中心网络管理人员就可以通过使用v p n 服务器，指定只有符合特定身份要求 的用户才能连接v p n 服务器获得访问敏感信息的权利。此外，可以对所有v p n 数据进行加密，从而确保数据的安全性。没有访问权利的用户无法看到部门的 局域网络。 3 1 1 3 采用v p n 技术具有的优势。 ( 1 ) 降低成本。v p n 不必投入大量的入力和物力去安装和维护w a n 设备和 远程访问设备，节省了大量网络设备费用。此外，当使用i n t e r n e t 时，实际上 只需付短途电话费，却收到了长途通信的效果，因此，借助i s p 来建立v p n ，就 可以节省大量的通信费用。 ( 2 ) 扩展性好。如果想扩大v p n 的容量和覆盖范围。需做的事情很少，而 且能及时实现，及时扩大服务范围。目前m p l s v p n 可在一个物理网络中可建立 多达l o 万多个v p n ，且易于独立管理。 ( 3 ) 安全性强。v p n 在路由表上完全相互隔离，采用l a b e l 交换，中间的 交换设备并不识别v p nl a b e l ，兼容其他的i p 加密技术。 四j i i 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 2 1 2 多协议标签交换技术( m p l s ) 21 21 m p l s 技术概述 m p l s 技术的全称是多协议标签交换技术，是在c i s c o 公司所提出来的 t a g s w i t c h in g 技术基础上发展起来的，属于第三层交换技术，它引入了基于标 签的机制，把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径，数据 传输通过标签交换路径( l s p ) 完成。 m p l s 网络由核心部分的标签交换路由器( l s r ) 、边缘部分的标签边缘路由 器( l e r ) 组成。l s r 可以看作是a t m 交换机与传统路由器的结合，由控制单元 和交换单元组成；l e r 的作用是分析i p 包头，决定相应的传送级别和标签交换 路径( l s p ) 。由于m p l s 技术隔绝了标签分发机制与数据流的关系，因此，它的 实现并不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理和链路层技术 ( i p a t m 、以太网、p p p 、帧中继、光传输等) 。m p l s 使用控制驱动模型初始化 标签捆绑的分配及分发，用于建立标签交换路径( l s p ) ，通过连接几个标签交 换点来建立一条l s p 。条l s p 是单向的，全双工业务需要两条l s p 。 标签交换的工作流程如下： ( 1 ) 由l d p ( 标签分发协议) 和传统路由协议( o s p f 等) 在l s r 中建立路 由表和标签映射表。 ( 2 ) 在m p l s 入口处的l e r 接收i p 包，完成第三层功能，并给i p 包加上 标签： ( 3 ) 在m p l s 出口处的l e r 将分组中的标签去掉后继续进行转发。 ( 4 ) l s r 不再对分组进行第三层处理，只是根据分组上的标签通过交换单 元进行转发。 9 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 2 1 2 2m p l s 技术的应用 m p l s 因其具有面向连接和开放结构而得到广泛应用。现在，在大型i s p 网 络中，m p l s 主要有流量工程、服务等级( c o s ) 、虚拟专网( v p n ) 三种应用 ( 1 ) 流量工程 随着网络资源需求的快速增长、i p 应用需求的扩大以及市场竞争日趋激烈 等，流量工程成为m p l s 的一个主要应用。因为i p 选路时遵循最短路径原则， 所以在传统的i p 网上实现流量工程十分困难。传统i p 网络一旦为一个i p 包选 择了一条路径，则不管这条链路是否拥塞，i p 包都会沿着这条路径传送，这样 就会造成整个网络在某处资源过度利用，而另外一些地方网络资源闲置不用。 在m p l s 中，流量工程能够将业务流从由i g p 计算得到的最短路径转移到网 络中可能的、无阻塞的物理路径上去，通过控制i p 包在网络中所走过的路径， 避免业务流向已经拥塞的节点，实现网络资源的合理利用。 m p l s 的流量管理机制主要包括路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、 路径优先级及碰撞等。 m p l s 非常适合于为大型i s p 网络中的流量工程提供基础，其有以下原因： 1 ) 支持确定路径，可为每条l s p 定义一条确定的物理路径a 2 ) l s p 统计参数可用于网络规划和分析，以确定瓶颈，掌握中继线的使用 情况。 3 ) 基于约束的路由使l s p 能满足特定的需求。 4 ) 不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理和链路层技术 ( i p a t m 、以太网、p p p 、帧中继、光传输等) ，能够运行在基于分组的网络之 上。 1 0 四川基础教育信息管理系统平台的改计与实现 ( 2 ) 服务等级 m p l s 的最重要的优势在于它能提供传统f p 路由技术所不能支持的新业务， 提供更高等级的基础服务和新的增值服务。i n t e r n e t 上传输的业务流包括传统 的文件传输、对延迟敏感的话音及视频业务等不同应用。为满足客户需求，i s p 不仅需要流量工程技术，也需要业务分级技术。m p l s 为处理不同类型业务提 供了极大的灵活性，可为不同的客户提供不同业务。 m p l s 的q o s 是由l e r 和l s r 共同实现的：在l e r 上对i p 包进行分类，将 i p 包的业务类型映射到l s p 的服务等级上；在l e e 和l s r 上同时进行带宽管理 和业务量控制，从而保证每种业务的服务质量得到满足，改变了传统i p 网“尽 力而为”的状况。一般采用两种方法实现基于m p l s 的服务等级转发。 1 ) 业务在流经特定的l s p 时，根据m p l s 报头中承载的优先级位在每个l s r 的输出接口处排队。 2 ) 在一对边缘l s r 间提供多条l s p ，每条l s p 可通过流量工程提供不同的 性能和带宽保证，如入口l s r 可将一条l s p 设置为高优先权，将另一条l s p 设 置为中等优先权。 ( 3 ) 虚拟专网 为给客户提供一个可行的v p n 服务，i s p 要解决数据保密及v p n 内专用i p 地址重复使用问题。由于m p l s 的转发是基于标签的值，并不依赖于分组报头内 所包含的目的地址，因此有效地解决了这两个问题。 1 ) m p l s 的标签堆栈机制使其具有灵活的隧道功能用于构建v p n ，通常采用 两级标签结构，高一级标签用于指明数据流的路径，低一级的标签用于作为v p n 的专网标识，指明数据流所属的v p n 。 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 2 ) 通过一组l s p 为v p n 内不同站点之间提供链接，通过带有标签的路由协 议更新或标签分配协议分发路由信息。 3 ) m p l s 的v p n 识别器机制支持具有重迭专用地址空间的多个v p n 。 4 ) 每个入e ll s r 根据包的目的地址和v p n 关系信息将业务分配到相应的 l s i ，中。 2 1 3 基于m p l s 方式组建v p n 网 基于m p l s 方式组建v p n 网络时，所需设备是路由器，可以利用网络上已有 的路由器升级，也可以新建，在全网各路由器配置m p l s ，各接入点的路由器 配置成m p l sv p np e ( 边界) r o u t e r ，其余路由器配置成m p l sv p np ( 核心) r o u t e r 。全网路由器运行内部网关协议i s i s 及m p l sl d p 协议。p er o u t e r 之 间运行m p b g p 协议，并且建立f u l l m e s h 的b g p 连接。各v p n 用户的路由设备 c e 连到网络接入点p er o u t e r 。用户与p er o u t e r 之间运行e b g p ( 或r i p 2 、 o s p f ) 协议。v p n 用户的地址空闻由用户确定，可采用私有保留地址。 m p l sv p n 限制v p n 路由信息仅在v p n 内部传播，具体过程如下。 ( 1 ) 在p e 路由器上有两种互相隔离的路由表。一种是包含所有p 和p e 路由器路由的普通路由表；一种是与它相连的v p n 的路由表，即v r f 。每个v p n 对应一个v r f 。 ( 2 ) p e 路由器将v p n 用户地址( 多为私有地址) 转换成v p n - v 4 的地址， 其中包含r d ，s 0 0 等新增属性，存储在相应v r f 中。 ( 3 ) 同一v p n 两端的p e 通过r s v p t u n n e l 或l d p 建立l s p ( l a b e ls w i t c h p a t h ) ，并用m p i b g p 交换此v p n 的路由 ( 4 ) 5p e 接到本地v p n 用户的p a c k e t 时候，此p e 在相应的v r f 中查找相 1 2 四j i 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 应路由，找到下一跳，此下一跳应为将目的v p n 用户地址通过m p i b g p 广播给它 的那台p e 。 器。 ( 5 ) 本地p e 路由器通过先前建立的l s p 将此p a c k e t 转发到异地p e 路由 ( 6 ) 异地p e 路由器再在其相应的v r f 中找到需要从哪个用户端口转发到 目的地。 基于m p l s 的v p n 具有以下优势。 ( 1 ) m p l sv p n 提供一个可快速部署实施增值i p 业务的平台，包括内部 网、外部网、话音、多媒体及网络商务。 ( 2 ) m p l sv p n 通过限制v p n 路由信息的传播仅在v p n 成员内部，可提 供与第二层v p n 相同的私密性及安全性。 ( 3 ) m p l sv p n s 提供与用户内部网的无缝集成。 ( 4 ) m p l sv p n s 扩展性好，每个服务提供商可以设定数十万v p n ， 每个 v p n 可有数千个现场。 ( 5 ) m p l sv p n s 提供i p 业务类别，支持v p n 内部多级别业务，v p n 间 的优先级，灵活的服务级别选定。 ( 6 ) m p l sv p n s 提供方便的v p n 成员管理及新v p n 创建功能以利于业务 的快速实施。 ( 7 ) m p l sv p n s 提供可伸缩的a n y - t o a n y 连接以扩展内部网及外部网 从而盖多业务。 ( 8 ) m p l s 的流量管理功能可以保证网络资源得到合理利用；保证用户申 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 请的服务质量得到满足。 采用m p l s v p n 这种先进的建网技术后，除可以保证独立管理外，还可以 较自主地实现一网多用，多网合一，如i p 视频网( 如视频会议) 、i p 电话网， 增强网络应用功能( 如网上考试) ，提升网络品牌。网络考试系统、电子图书资 源中心和i p 电话等应用都是非常有潜力和市场。通过这些应用开发，可以增强 教育城域网资源中心的造血能力。从而实现省级教育城域网资源中心项目的自 我快速健康发展。 1 4 四川i 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 第三章 四川基础教育信息管理系统平台项目总体设计 31 概述 四川基础教育信息管理系统平台项目是四川省教育厅目前正在实旋的一项 “校校通”，l = 程应用项目，其目标是实现我省3 万多所中小学基础教育信息的 互联互通，包括学生学籍管理，学校资产管理，教师档案管理，毕业证书网上 认证，基础教育资源共享，公文流转管理等。该项目于2 0 0 3 年8 月启动，作者 有幸参与该项目，为项目主要技术设计人员之一，参与了其中部分项目的设计 工作。 该项目主要分为五个部分：第一部分，构建支撑该项目相关应用的物理网 络平台；第二部分，构建四川基础教育的门户网站：第三部分构建省、市、县 各级基础教育信息管理系统平台；第四部分，构建省级的四川基础教育资源中 ，i i , ；第五部分，实现基于互联网的各种管理应用，完成省、市州、县、学校的 信息互联互通。 3 1 1 项目要求完成的功能 i 、构建支撑四川基础教育信息管理平台的硬件平台 将四j i i 基础教育信息管理平台构建在目前现有的基础电信运营商现有的网 络资源基础之上，利用m p l s v p n 有关技术，完成网络骨架的构建，完成各级数 据中心( i d c ) 的建设，为l 1 ) l l 基础教育信息系统平台的各项应用提供硬件和技 术支撑。 2 、建立四川基础教育门户网站四川基础教育网( w w w $ c j c j y n e t ) 四川基础教育门户网站是四川省教育厅对外发布基础教育信息和进行基础 四” 基础教育信息管理系统平台的殴计与实现 教育信息管理的窗口，有信息搜寻收集、处理、分类、发布、检索查找、专题 热点、浏览权限设置等功能。并且包括教育概况、新闻中心、基教在线、政策 法规、政务中心、课程改革、栏目导航、教育网站、信息查询( 成绩查陶) 、装 备服务、考试中心、教育论坛、教育科研、资源中心、电子图书、电子邮件、 网站服务等栏目。并可提供电话及检索服务，可公开的内部刊物查询，主管部 门信箱等。 3 、建立基础教育信息管理系统平台( 包括各级教育主管部门) 基础教育信息管理系统平台提供教育主管部门内部工作的管理功能，包括 行政管理部门和日常管理工作。具体功能：学校信息管理、学籍管理、校产管 理、教务管理、人事档案管理、图书管理、科研管理、成绩管理、办公自动化 管理、论坛管理、中考管理、基础信息统计、毕业证书认证系统、自维查询管 理、电子图书系统等。 4 、建立四川省基础教育共享资源中心 基础教育信息管理系统平台要求完成国内各种精品基础教育教学资源信息 库的整合，采用部分免费公用，部分记费使用的方式，基础教育信息管理系统 平台提供记费认证系统功能，管理各个资源库平台并提供使用链接入口。 5 、建立四川省基础教育系统共享的网上电子图书系统 基础教育信息管理系统平台需要整合国内各种精品中小学电子图书资源， 采用部分免费公用，部分记费使用的方式，基础教育信息管理系统平台提供记 费认证系统功能，管理各个电子图书资源并提供使用链接入口。 6 、信息技术在线考试管理 基础教育信息管理系统平台需要提供全省中学信息技术考试的有关服务， 1 6 四”l 基础教育信息管理系统平台的设计与实现 如成绩查询、考试信息等，为把第三方提供的网七考试最后成绩纳入基础教育 信息管理系统提供数据接口。 7 、高中毕业证书网上电子认证 基础教育信息管理系统平台需要完成高中毕业证书的网上电子认证功能， 并在四川基础教育网上提供相应的入口和服务。 8 、其它应用 如：邮件服务、短信服务、在线课堂等 3 2 技术要求 3 2 1 数据库和数据库语言 四川省基础教育信息管理系统平台主要是为四川省基础教育工作服务的， 完成此应用服务的系统软件平台应该紧密围绕四川省基础教育的业务工作来开 发。因此，四川省基础教育信息管理系统以教育管理为主线，以教学资源的共 享为目标，把省上作为中心，以各市、卅i 、县( 市、区) 为分中心，各中小学 校为节点，以基础教育管理及教学资源的利用为主要内容，集办公自动化系统 ( o a ) 、辅助决策、信息查询、协调服务等各种功能为一体的专用行业管理信息 系统。 四川省基础教育管理信息系统平台是一个大型的综合系统，处理数据量大， 为了快速、有效地获取信息、同时又能保汪数据存储的安全、稳定，适应海量 数据的处理要求，我们选择了大型数据库s y b a s e 系统的ase ( a c la p ti vese rverenter p rise ) 产品。该数据库具有大型数据库 引擎的所有功能，能够为四川省基础教育管理信息系统平台的日常事务处理提 1 7 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 供强大支持。ase 特别为数据库系统进行了最优化的数据存储的设计，不仅 为联机事务处理和决策支持提供了很高的性能，而且充分考虑到当数据库用1 二 internet ir ltranet 时，有许多不可预计的因素，并为此做 了独特的设计，能符合全省基础教育管理部门需要的全线数据库的要求。针 对基础教育管理信息的业务处理流程，该数据库在具体处理过程设置了各类触 发器，将有利地推动学生学籍上报、学校资产管理、办公公文流转等流程的顺 利进行。在具体实施过程中，我们选择syba s e 的ase 数据库是因为它 具有以下特性： 1 混合工作负载的优化一ase 内部的逻辑内存管理器( l0g ica lmem0rymanager ) 允许用户设定数据缓存来提高系统的性能。 数据缓存中包含了一些剐刚访问的对象，如表、日志和索引，lm m 允许用户 将整个数据缓存区划分为没有数量限制的互相独立的缓存区， 并对缓存区命 名，称为命名缓存，用户可以将数据库对象或整个数据库与命名缓存捆绑起来。 ase 的逻辑处理管理器( l0g icalproces sma1 3 ager ) 允许用户为所有的对象赋予一定的运行级别，优先级高的对象将首先执行。 2 内部并行技术( 包括并行查询、并行排序和并行实用程序) 可用于优 化sm p 环境一为了提高响应速度，多线索和引擎被用于执行单个查询。一个 并行查询的完成比同样的串行查询快15 倍。通过使用并行技术，并行优化器 可达到最快的响应时间。 3 高度的数据可靠性、完整性和有效性一syb ase 是获得is09 00l 认证的dbms 厂商之一，并在此基础之上建立了符合is09 0o1 规范的adap tiveserverent er p rise 。ase 保证 了用户数据的高度实用性。完全的联机事务处理包括自动r 01lback 和 四川基础教育信息管理系统平台的设计与实现 fo1lforward 恢复。磁盘镜像、自动错误渡越fai l ove r 和高速备份恢复功能，使硬件故障对正在运行的应用的影响最小化。 4 简单的安装、操作和管理一ase 通过一个图形化的安装程序减轻了 安装、配置服务器和客户端软件的任务。syba secent ral 是一个 易于使用的oui 管理工具，帮助管理用户、复制环境、安全性和存储。它给 用户赋予了初始化数据库备份和恢复、维护日志文件；配置、启动和终止服务 器；检查数据库一致性和观看服务嚣统计信息；执行查询：以及在数据库问传 递数据的能力。 5 开放的应用接口和工具支持麓力一ase 支持od bc 、jdbc 、 sybaseopenclient 和嵌入sq l ，可以在所有支持的平台上 进行高性能的数据访问。 6 强大的安全特性一作为客户服务器体系机构下第一个数据库服务器 软件厂商，sybase 从一开始就考虑了网络问题，特别注重诸如开放式软 件基金会osf ( 0pensoftwar efo ui n _ dat ion ) 等组 织制定、建议的有关标准，如分布式计算环境dce ( d ist ribute dcomputingen vi ronme