（计算机应用技术专业论文）基于混合体系结构的电子联行系统的研究与实现.pdf

独创性i 声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，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，也不包含为获得中国农业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 确的说明并表示了谢意。 研究生签名匀右邑 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：乃志邑 时间：埘年珀切日 导师签名： 摘 全国电子联行系统是中国支付体系的主要组 构和业务处理模式已经越来越不能适应发展的需 研究领域，也是开发大型软件系统的关键技术。 在修订原有的全国电子联行系统过程中，关 系统设计开发人员所面临的核心问题。本论文从 过对软件体系结构的研究，以及对目前的先进计算机技术与网络技术的研究，将先进的软件体系 结构和先进技术应用到电子联行系统中，提出一种不同于原有系统的基于混合软件体系结构的多 层分布式应用的电子联行系统模式，在新型的全国电子联行系统中把b s 和c s 这两种软件体系 结构进行了有机的结合，扬长避短，有效地发挥了各自的优势。本论文还设计实现了基于混合软 件体系结构的新型的电子联行系统，介绍了系统的基本框架与主要实现方法。 目前基于混合软件体系结构的电子联行系统已经开发完成，并在部分地市开始使用。所设计 实现的基于三层c s 与b s 混合软件体系结构的电子联行系统解决了目前电子联行系统的运行平 台、软件体系结构和应用系统的许多问题，既能满足目前的社会经济发展的业务需求，又能适应 日益发展的计算机技术。 关键词：电子联行系统，软件体系结构，基于体系结构的开发，w e b 技术，中间件技术 n e l e c t r o n i ci n t e r b a n ks y s t e m ( e i s ) a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i 可 o ft h i ss y s t e mi sn o ta d o p t e dt ot h ed e v e l o p m e n t s o r w a r ea r c h i t e c t u r e ( s a ) i se m e r g i n ga so n eo ft h e p r i m a r yr e s e a r c h a r e a si ns o f t w a r e e n g i n e e r i n gr e c e n t l ya n do n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e s t ot h e d e v e l o p m e n to fl a r g e s c a l es o f t w a r e i n t e n s i v es y s t e ma n ds o f t w a r ep r o d u c tl i n es y s t e m t h i st h e s i si sf o c u s e do ns o m es o f t w a r et h e o r i e ss u c ha ss o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，s t u d i e dt h ec h i n a p a y m e n ts y s t e ma n dc l e a nf u n d so fb a n k s ，a n ds t u d i e dt h ed i s p o s a lf l o w so fe i s o nt h eb a s eo fa l lt h e t h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e sa b o v e ，w ed e v e l o p e dt h ee l e c t r o n i ci n t e r b a n ks y s t e mb a s e do f fc o m m i x s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，i n t r o d u c e dt h ef u n d a m e n t a ls t r u c t u r ea n di m p l e m e n tm e t h o do ft h es y s t e m n o wt h i sn e ws y s t e mi sa l lc o m p l e t e da n di m p l e m e n t e dt h e s ef u n c t i o n s ：c o l l e c t ，t r a n s f e ra n d c l e a rp a y m e n ti n f o r m a t i o n ，a n do f f e r e dan e wm e t h o df o ro u rp a y m e n ts y s t e m k e yw o r d s ： e l e c t r o n i ci n t e r b a n ks y s t e m ，s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，a r c h i t e c t u r e - b a s e dd e v e l o p m e n t ， w e bt e c h n i c ，m i d d l e w a r e i i i 3 4 常用系统体系结构8 3 4 1 集中式的主机终端结构8 3 4 2 客户机服务器( c s ) 结构9 3 4 3 浏览器服务器( b s ) 结构9 3 4 4 分布式应用体系结构1 0 3 4 5 异构体系结构l l 3 5 选取体系结构原则1 l 3 6 基于体系结构的软件开发模型1 2 第四章系统总体设计。1 3 4 1 电子联行系统现状分析1 3 4 2 需求分析1 5 4 2 1 需求整体描述1 5 4 2 2 系统软硬件平台升级1 5 4 2 3 系统通信平台改造1 6 4 2 4 系统体系结构和业务处理模式改造1 6 4 3 系统关键技术总述1 7 4 3 1 操作系统和数据库1 7 4 3 2w e b 应用技术1 7 4 3 3 中间件技术和s o c k e t 技术19 4 4 系统总体设计1 9 4 4 1 电子联行主站应用系统2 0 4 4 2 电子联行小站应用系统2 l 4 4 3 电子联行通汇点应用系统2 5 4 4 4 电子联行小站通汇点系统接口。2 7 4 4 5 电子联行小站与主站系统接口2 8 5 1 1 应用系统环境3 0 5 1 2 网络环境3l 5 2b s 模式功能实现技术3 2 5 2 1 系统采用技术3 2 5 2 2w e b 访问过程3 2 5 3 小站应用功能实现技术3 2 5 3 1 系统监控3 3 5 3 2 系统管理控制3 4 5 3 3 业务处理3 4 5 4 应用通信技术3 6 5 4 1 小站与主站应用通信3 6 5 4 2 小站与通汇点应用通信3 7 5 5 安全模型3 7 第六章结论和展望3 9 6 1 小结3 9 6 2 未来展望4 0 参考文献4 l 致谢4 3 作者简介4 4 v 为了适应中国由计划经济向社会主义市场经济过渡，自1 9 7 9 年以来，中国的金融体制发生了 一系列重大改革。随着银行体制在社会经济中作用的根本性转变，中国现代化支付系统建设作为 中国金融改革的深入和继续，受到了高度重视。 在计划经济条件下，支付系统，乃至整个银行部门，基本上是一种核算机制，其作用是保持 计划经济活动的财务记录。在这种情况下，支付系统的三个相互关联的组成部分：管理支付的法 律法规、提供支付服务的中介机构和实现支付的技术手段都不够发达和完善，支付系统中两个最 根本和最重要的问题：效率和安全也都没有引起足够重视。在市场经济条件下，金融系统( 逐渐 代替计划经济的中央计划) 在社会资源分配中起着越来重要的作用。显然计划经济条件下形成的 支付系统远不能适应市场经济发展的需要，从而建立和完善中国现代化支付系统具有特别重要的 意义，是中国金融体制改革的一个重要组成部分。 支付系统是由货币转移的管理法规、提供支付服务的中介机构和实现支付的技术手段共同组 成的，其基本作用是清偿经济活动参与者在获取实资产和金融资产时所承担的债务。这就是说支 付系统是社会经济良好运行的基础，是经济发展的催化剂。价格稳定、市场稳定和金融稳定都跟 中央银行的职能密切相关。随着改革的深化，中国人民银行作为中央银行将逐步采用公开市场操 作等间接手段实施其货币政策，因此必须建立起发达的金融市场，而支持金融市场平稳运作的基 础设施便是跨行大额资金转帐系统。 正是由于人们越来越认识到支付系统在金融市场和社会经济中的基础地位，支付系统现代化 过程普遍受到重视，特别是自8 0 年代初以来，不仅工业发展国家大力改善、加强和改造他们早已 建立起来的支付系统，而且发展中国家，特别那些从计划经济向市场经济过渡的国家，其中包括 中国，为建成自己的现代支付系统，正在进行着不懈的努力。目前，我国的支付清算系统包括同 城清算系统，全国电子联行清算系统，电子资金汇兑系统，银行卡支付系统，邮政汇兑系统和正 在进行的中国现代化支付系统。 全国电子联行系统( e l e c t r o n i ci n t e r b a n ks y s t e m ，简称e i s ) 是中国人民银行完成异地资金划拨 和资金清算的系统。e i s 是一个集中式星型信息处理系统，由主站系统、小站系统和通汇点系统 组成，完成全国各地小站之间的异地资金支付，汇兑的划转和清算。全国电子联行系统正式运行 是在1 9 9 1 年4 月1 日，经过十几年的运行。对我国的经济与金融产生了巨大的影响，但是，影响最 大的还是人民银行对商业银行和亿万百姓的服务，因为电子联行系统把异地的跨行的资金流动任 务承担起来，完善了中央银行为商业银行服务的一个重要职能。 在当今快速发展的社会主义市场经济建设过程中，不同经济主体和不同地区之间的经济交往 和资金流动更加频繁，迫切要求银行提供更加快捷、高效、安全的支付清算服务。然而，随着目 前我国支付清算业务和计算机技术的快速发展，原有的全国电子联行系统的运行平台已得不到现 有软硬件生产厂商的认证和支持，而在目前主流运行平台上又无法稳定运行电子联行系统；同时， 现有电子联行系统所采用的软件体系结构已经比较落后，无法适应新的业务处理的需求；此外， 随着t c p i p 网络协议的发展，需要将电子联行系统软件使用的s n a 网络协议向t c p i p 网络协议转 l 中罔农业大学研究生毕业论文幕于混合体系结构电了联行系统的研究与实现 变，以符合信息网络发展的趋势。因此，现有电子联行系统受剑其运行平台、运行模式和应j = j | 系 统的很大的制约，导致了电子联行系统越来越不能适应目前的发展。 根据全国电子联行系统目前面临的情况，中国人民银行开始了修订原有的全国电子联行系统 的方案。在修订原有的全国电子联行系统过程中，关于e i s 系统的软件体系结构及技术实现是系 统设计人员所面临的核心问题。 针对这个问题，本文从对中国支付体系和电子联行系统的研究入手，通过对软件体系结构的 研究，以及对目前的先进计算机技术与网络技术的研究，结合实践，将目前的先进技术应用到电 子联行系统中，提出一种不同于现行的支付系统的基于混合软件体系结构的电子联行系统模式， 使得新型的电子联行系统既能满足目前的社会经济发展的业务需求，又能适应日益发展的计算机 技术。 本文的研究目标为解决人民银行在修订原有的全国电子联行系统过程中，关于e i s 系统模式 设计的问题；解决现有的电子联行系统的通信方式转变的问题；解决现有的电子联行系统的业务 处理方式转变的问题；解决现有的电子联行系统的软件和硬件平台转变的问题。 在修订全国电子联行系统的项目中，我作为项目组的主要负责人和设计者，负责了该系统结 构的设计，参加了部分开发工作和负责了整个项目的管理工作。本文的结构为第一章提出所要研 究的问题和解决的方案。第二章简要介绍所要研究的系统，内容包括：中国支付体系；电子联行 系统。第三章介绍对软件体系结构进行的一些研究，内容包括：软件体系结构研究的重要性：软 件体系结构的研究方向：软件体系结构的风格和选取的原则；基于体系结构的软件设计方法等。 第四章介绍基于混合软件体系结构的电子联行系统的设计，内容包括：系统体系结构设计；系统 功能设计；系统数据库设计等。第五章介绍系统的一些主要实现技术和方法，内容包括：系统的 开发和运行环境，表示层的实现，应用的实现，功能层的实现和应用通信的实现等。第六章对所 作工作进行总结并对今后的工作做进一步展望。 2 成为与市场经济相适应的支付系统。 2 1 1 支付清算服务 中央银行向金融机构及社会经济活动所提供的货币收付和债权债务清算服务包括清算机构、 支付结算制度、支付系统以及行间清算制度与操作等内容。 l 、清算机构是为金融机构提供资金清算服务的中介组织，在各国的支付清算体系中占有重 要位置，一般有票据交换所、清算中心、清算协会等类型，清算机构一般实行会员制。 2 、支付系统是由提供支付清算服务的中介机构和实现支付指令传送及资金清算的专业技术 手段共同组成，用以实现债权债务清偿及资金转移的一种金融安排，有时亦称清算系统。 3 、支付结算制度是关于结算活动的规章政策、操作程序、实施范围等的规定与安排。中央 银行有义务根据国家经济发展状况、金融体系构成、金融基础设施及银行业务能力等会同有关部 门共同制定支付清算制度。 4 、行间清算制度是为实现银行同业间的清算而制定的规则、程序与清算安排。由于清算金 额巨大，一旦出现运行障碍，将会危及金融稳定，所以各国政府对行间清算的制度建设、系统设 计、操作规则等予以高度重视。 尽管各国中央银行提供支付清算服务的方式与范围有所不同，但他们的业务运行原理基本一 致。为了利用中央银行的支付清算服务，金融机构需要在中央银行开立往来帐户，中央银行通常 要求金融机构在帐户中保持一定的备付金，以保证清偿的顺利进行。金融机构之间的债权债务和 应收应付款项，通过在中央银行的帐户的借贷记载进行划转清算。银行间清算需要通过行间支付 系统进行，行间支付系统即为银行自身和客户委托办理的结算事项提供资金清偿服务。 中央银行的支付清算服务是中央银行三大职能之一，在中央银行的职能活动中占有重要位 置。中央银行的支付清算服务即指：中央银行作为一国支付清算体系的参与者和管理者，通过一 定的方式和途径提供支付清算业务，维护支付系统的平稳进行，使金融机构之间的债权债务清偿 及资金转移顺利完成，从而保证经济活动和社会活动的正常进行。 3 所谓支付( p a y m e n t ) ，是为清偿商品交换和劳务活动以及金融资产交易所引起的债权债务关 系，由银行所提供的金融服务业务。 上述支付全过程将在两个层次完成，下层是商业银行与客户之间的资金支付往来与结算；上 层是中央银行与商业银行之间的资金支付与清算。两个层次支付活动的全过程，将经济交往活动 各方与商业银行、中央银行维系在一起，构成复杂的系统整体，被称之为支付系统( p a y m e n t s y s t e m ) 。如图2 - 1 所示： 客户a 客户n 图2 - 1 支付系统结构 金清算系统 下层支付服务系统 支付系统为经济社会中的商品和劳务( 包括资产) 的交换提供方便，因而各种不同的支付系统 通常是与各种不同的经济模式相连的。在计划经济体制下，支付系统是保存社会经济活动的财务 记录的一种手段；在市场经济中。支付系统成了社会经济和金融市场的重要基础设施。 商品货币演变到法定货币则在支付工具发展史上出现了第一次飞跃，银行存款做为支付手段 是货币制度的一大改进。在现代金融体制中，货币资产包括：对政府的债权( 一些国家政府的财 政部发行硬币) ；对中央银行的债权( 纸币和中央银行存款) ；和对其他吸收存款的金融机构( 银行 体系) 的债权( 银行存款) 。而代表这些货币资产的支付工具可分为现金和非现金两大类：每一类 支付工具按其物理表现形式又可分为纸基( p a p e r - b a s e d ) 和无纸( p a p e r l e s s ) ；非现金支付工具按照 发起支付的方式可分为贷记和借记支付工具。 经济社会正在经历支付技术上的第二次飞跃，即采用电子化支付工具、数据通讯和数据处理 技术而形成的电子支付方式。现在人们关心的焦点是电子支付系统，即从支付指令的发起到收款 人接收到转帐资金的全过程都采用电子方式。 支付系统的信息技术基础结构，是由系统参与者的计算机设备通过通信网络连结到支付系统 操作者的计算机系统所组成的。以典型的跨行资金转帐系统为例，其支付应用系统给该系统的参 与者提供了通过向中央银行或跨行清算所发出支付指令和向接收支付的系统参与者发送付款通 知豹办法完成支付的服务设施。 4 l 、同城票据交换清算系统。 由中国人民银行管理，处理同城跨行支付交易的清算与结算； 2 、商业银行内部的全国电子资金汇兑系统。 由商业银行管理，处理全国2 3 的商业银行内部异地支付清算业务： 3 、全国电子联行系统( e i s ) 。 由中国人民银行运作管理，处理异地跨行支付的清算与结算； 4 、银行卡支付系统： 5 、邮政汇兑系统； 6 、正在推广、试图逐步取代现行电子联行系统的中国现代化支付系统( c n a p s ) ； 2 2 电子联行系统 全国电子联行系统( e l e c t r o n i ci n t e r b a n ks y s t e m ) 是人民银行通过卫星通信网完成异地资金清 算和资金划拨的系统，它是金融体制改革和科学技术进步的产物，是支付清算业务和现代电子技 术相结合的结晶。 电子联行系统的基本任务是使中国人民银行能迅速、准确、安全、方便地处理全国异地资金 支付汇总的划转和清算，实现资金流动的及时监测调度，从而进一步实现全国资金的高效率运转， 并为中央银行监测宏观经济提供有力的工具，为把中国人民银行建成一个现代化、世界性的银行 奠定基础。 全国电子联行系统是支付清算系统的一个组成部分，是支付清算系统发展的一个阶段。电子 联行系统是初级阶段，现代化支付系统是高级阶段，是支付清算系统发展的一个必要的过程。现 代化支付系统就是要在电子联行的基础上再发展。 人民银行的电子联行系统运行的是清算业务，而商业银行同样也有自己的电子汇兑业务、同 城清算系统，这三者的区别主要在功能上。商业银行的电子汇兑系统主要面向行内业务：同城清 算系统则可解决本地跨行业务：人民银行的电子联行系统主要用于异城跨行清算。它们之间是根 据中国金融结构的特点为全面开展支付清算业务的合理补充，彼此不是对立的，也不会互相取代。 电子联行系统是中国人民银行在支付系统现代化建设中的第一次尝试，其主要设计思想是要 克服由于纸票据传递迟缓和清算流程过分烦琐造成的大量在途资金，从而加速资金周转，减少支 付风险。 5 务，但目前主要处理跨行贷记支付交易。 2 2 2 系统的参与者 所有在人民银行分支行开设有帐户的商业银行分行，以及人民银行各分支行都可以参加电 子联行系统，办理自己或代表其客户发出的支付指令。人民银行拥有并运行这一系统。 2 2 3 处理的交易类型 目前，全国电子联行系统只办理该系统参与者之间的贷记转帐，这包括全部异地跨行支付、 商业银行行内大额支付以及人民银行各分支机构之间资金划拨。 2 2 4 交易处理环境 全国电子联行系统是一个分散式处理系统，所有帐务活动( 帐户的贷记和借记) 都发生在人 民银行分支行，即发报行和收报行，全国清算总中心主要作为报文信息交换站。 2 2 5 系统术语简介 l 、往帐：指由付款人发起的一笔汇款业务。 2 、来帐：指收款人接收的一笔汇款业务。 3 、汇出行：指发起电子联行往帐业务的金融机构。 4 、集中汇出行：指接收辖属各汇出行发来的电子联行往账业务，并集中发送发报中心的金 融机构。 5 、发报行：指办理电子联行往帐业务资金清算的人民银行会计营业部门。 6 、发报中心：指接收汇出行或集中汇出行发出的电子联行往帐业务，并将已清算的往帐业 务发送总中心的机构。 7 、总中心：指接收发报中心发来的电子联行往帐并转发收报中心的机构。 8 、收报中心：指接收总中心发来的电子联行来帐，并将已清算的来帐业务发送汇入行或集 中汇入行的机构 9 、收报行：指办理电子联行来帐业务资金清算的人民银行会计营业部门。 1 0 、集中汇入行：指集中接收收报中心发来的电子联行来账业务，并发送辖属各汇入行的金 融机构。 1l 、汇入行：指接收电子联行来帐业务的金融机构。 6 中围农业大学研究生毕业论文幕于混合体系结构电了联行系统的研究与实现 第三章软件体系结构研究 3 1 软件体系结构研究的必要性和重要意义 自n a t o ( 北大西洋公约组织) 于1 9 6 8 年提出软件工程概念以来，软件工程界已经提出了一 系列的理论、方法、语言和工具，解决了软件开发过程中的若干问题。但是，软件固有的复杂性、 易变性和不可见性，使得软件开发周期长、代价高和质量低的问题依然存在。大量实践统计表明： 大系统软件开发中7 0 的错误是由需求和软件设计阶段引入的；而且错误在系统中存在的时间愈 长则愈难发现，解决这些错误的代价也愈高。 起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上，随着软件系统规模越来越大、 越来越复杂，整个系统的结构和规格说明显得越来越重要。软件危机的程度日益加剧，现有的软 件工程方法对此显得力不从心。对于大规模的复杂软件系统来说，对总体的系统结构设计和规格 说明比起对计算的算法和数据结构的选择已经变得明显重要得多。为了提高软件需求和软件设计 的质量，软件工程界提出了需求分析工程技术和各种软件建模技术。但是在需求与设计之间仍存 在一条很难逾越的鸿沟，即缺乏能够反映做决策的中间过程，从而很难有效地将需求转换为相应 的设计。为此，软件体系结构概念应运而生，并试图在软件需求与软件设计之间架起一座桥梁， 着重解决软件系统的结构和需求向实现平坦地过渡的问题。 软件体系结构是软件系统的高级抽象，在软件开发中为不同的人员提供了共同交流的语言， 往往体现了系统开发中最早做出的决策，它体现了根本性的系统设计思路，并作为系统设计的抽 象，为实现框架和构件的共享和重用、基于体系结构的软件开发提供了有力的支持，对系统起着 最为深远的影响。体系结构在明确了系统的各个组成部分的同时，也限定了各部分间的交互方式。 这将进一步影响到开发资源的配置和开发团队的组织等其他方面的开发活动，并影响着最终的软 件产品质量。在大型软件系统中，软件体系结构是决定系统能否顺利实现的关键因素之一，不当 的体系结构会给整个系统带来灾难性的后果。 3 2 体系结构的主要研究方向 软件体系结构研究作为软件工程中一个正在兴起的基础研究领域，将软件系统的结构信息独 立于算法与数据，创建满足系统需要的结构，定义系统结构方面的重要方面( 如系统的负荷等) ， 并提供系统开发的框架。同时，试图在系统开发的早期阶段研究系统实现时的若干重要的质量属 性。 目前，软件体系结构领域研究依然非常活跃。如b a r r yb o h e m 在南加州大学专门成立了软件 体系结构研究组，曼彻斯特大学专门成立了软件体系结构研究所。同时，业界许多著名企业的研 究中心也将软件体系结构作为重要的研究内容。如由i b m ，n o k i a ，a b b 等企业联合一些大学研 究嵌入式系统的体系结构项目。国内也有不少的机构在从事软件体系结构方面的研究，如北京大 7 下5 个方向展开【6 】：体系结构创建与选择：体系结构表示：体系结构分析：基于体系结构开发： 体系结构演化。而p e r r y 在i f i p2 0 0 0 年世界计算机大会主题演讲中认为，最为重要的3 个研究 方向是：体系结构风格、体系结构连接件和动态体系结构 1 】。此外，我们认为：基于体系结构的 实用软件开发方法及相应的支撑环境将是软件体系结构研究的一个重要方向。 3 3 体系结构的风格和类型 软件体系结构设计的一个核心问题是能否使用重复的体系结构模式，即能否达到体系结构级 的软件重用。也就是说，能否在不同的软件系统中，使用同一体系结构。基于这个目的，学者们 开始研究和实践软件体系结构的风格和类型问题。 软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。它反映了领域中众 多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系 统。按这种方式理解，软件体系结构风格定义了用于描述系统的术语表和一组指导构件系统的规 则。 对软件体系结构风格的研究和实践促进了对设计的复用，一些经过实践证实的解决方案也可 以可靠地用于解决新的问题。体系结构风格的不变部分使不同的系统可以共享同一个实现代码。 只要系统是使用常用的、规范的方法来组织，就可使别的设计者很容易地理解系统的体系结构。 下面是g a r l a n 和s h a w 对通用体系结构风格的分类： 1 、数据流风格：批处理序列；管道过滤器 2 、调用返回风格：主程序子程序；面向对象风格；层次结构 3 、独立构件风格：进程通讯；事件系统 4 、虚拟机风格：解释器：基于规则的系统 5 、仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统 软件体系结构风格为大粒度的软件重用提供了可能。然而，对于应用体系结构风格来说，由 于视点的不同，系统设计师有很大的选择空间。要为系统选择或设计某一个体系结构风格，必须 根据特定项目的具体特点，进行分析比较后再确定，体系结构风格的使用几乎完全是特化的。 3 4 常用系统体系结构 3 4 1 集中式的主机终端结构 在客户服务器体系结构出现之前，由于受到硬件性能和应用条件的制约，主机终端结构一 直是一些系统的主要应用模式。当时的主机通常指大型机或功能较强的小型机，而终端则是指一 8 中困农业大学研究生毕业论文基于混合体系结构电子联行系统的研究了实现 种计算机外部设备，现在的终端概念已定位剑一种由c r t 显示器、控制器及键盘合为一体的设备， 它与我们平常指的微型计算机的根本区别是没有自己的中央处理单元( c p u ) ，当然也没有自己的 内存，其主要功能是将键盘输入的请求数据发往主机( 或打印机) 并将主机运算的结果显示出来。 主机终端应用模式的特点主要为集中式的计算模式：所有应用均在服务器上运行；终端无 计算功能，为字符型的输入输出设备。 由于当时个人计算机的性能还比较低，集中式系统有利于充分利用主机的高性能，但集中式 的主机终端系统的扩展性和灵活性差，不能满足信息量急剧增加、信息处理要求日益灵活和复 杂的需求。 3 4 2 客户机服务器( c s ) 结构 c s 软件体系结构，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构，是基于资源不对等，且为实现共 享而提出来的，是2 0 世纪9 0 年代成熟起来的技术。c s 结构将应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据管理，客户机( 前台) 完成与用户的交互任务。 客户服务器应用模式的特点是基于“肥客户机”结构下的两层结构应用软件。客户端软件一 般由应用程序及相应的数据库连接程序组成。服务器端软件一般是由应用程序及相应的数据库系 统组成。 c s 体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。 但随着企业规模的日益扩大，软件的复杂程度不断提高，传统的二层c s 结构存在许多局限：软、 硬件的组合及集成能力有限；客户机的负荷太重，难以管理大量的客户机，系统的性能容易变坏： 数据安全性不好等。 正是因为二层c s 有许多缺点，因此，三层c s 结构应运而生。三层c s 结构是将应用功能 分成表示层、功能层和数据层三个部分。 表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘 等输入的数据，显示应用输出的数据。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序， 而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和取值的范围，不包括有关业务本身的处理 逻辑。 功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑编入程序中。表示层和功能层之间的 数据交往要尽可能简洁。例如，用户检索数据时，要设法将有关检索要求的信息一次性地传送给 功能层，而由功能层处理过的检索结果数据也一次性地传送给表示层。 通常，在功能层中包含有确认用户对应用和数据库存取权限的功能以及记录系统处理日志的 功能。功能层的程序多半是用可视化编程工具开发的，也有使用j a v a 和c 语言的。 数据层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的读写。数据库管理系统必须能迅速执 行大量数据的更新和检索。因此，一般从功能层传送到数据层的要求大都使用s o l 语言 与传统的二层结构相比三层c s 结构具有以下优点： 1 、允许合理地划分三层结构的功能，使之在逻辑上保持相对独立性，从而使整个系统的逻 辑结构更为清晰，能提高系统和软件的可维护性和可扩展性。 9 中圉农业大学研究生毕业论文基于混合体系结构电了联行系统的研究与实现 2 、允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上与处理特性上分 别适应于结构清晰的三层：并且这些平台和各个组成部分可以具有良好的可升级性和开放性。 3 、三层c s 结构中，应用的各层可以并行开发，各层也可以选择各自最适合的开发语言。 使之能并行地而且是高效地进行开发，达到较高的性能价格比：对每一层的处理逻辑的开发和维 护也会更容易些。 4 、允许充分利用功能层有效地隔离开表示层与数据层，未授权的用户难以绕过功能层而利 用数据库工具或黑客手段去非法地访问数据层，这就为严格的安全管理奠定了坚实的基础；整个 系统的管理层次也更加合理和可控制。 3 4 3 浏览器l i t 务器( b s ) 结构 b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器j r 务器) 结构，是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过删浏览器实现，一部分事 务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓三层结构。b s 结构，主要是 利用了不断成熟的w w 浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语言( y b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了 开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。 这种结构最大的特点是分布式的计算模式：数据库及事务处理均在数据库服务器上运行；中 间层应用服务器进行集中的事务逻辑和应用逻辑的处理；客户机为p c 机，仅处理界面显示逻辑 ( w e b ) ：数据库服务器、应用服务器和客户机均通过网络进行连接。 这种结构最大的优点是集成了主机系统和c s 系统的优点；客户端支持以w e b 方式进行访问； 应用逻辑和事务逻辑以组件方式开发，具备可重用性、便于维护等优点。客户机统一采用浏览器， 这不仅让用户使用方便，而且使得客户机不存在及安装维护的问题。 但是，与c s 体系结构相比，b s 体系结构也有许多不足之处，例如： 1 、b s 体系结构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数据库处理功能。 2 、b i s 体系结构的系统扩展能力差，安全性难以控制。 3 、采用b s 体系结构的应用系统，在数据查询等响应速度上，要远远地低于c s 体系结构。 4 、b s 体系结构的数据提交一般以页面为单位，数据的动态交互性不强，不利于在线事务处 理( o l t p ) 应用。 3 4 4 分布式应用体系结构 9 0 年代以来，计算机技术逐步进入以网络为中心的时期，用户希望在网络上建立更为丰富的 分布式应用。当前人们所说的分布计算技术是指在网络计算平台上开发、部署、管理和维护以资 源共享和协同工作为主要目标的分布式应用系统 分布式应用系统的体系结构是异构的，它含有多种结构风格： 1 0 一般而言，一个大型的软件系统的体系结构的风格不是单一的。不同的体系结构有不同的强 项和弱项，应根据实际需要进行选择，以解决实际的问题。不同风格的体系结构适合于不同的应 用环境，而且新开发软件系统需要与l e t 有的系统协调工作，而它们往往采用不同的风格。 从总体上来看，一个系统可能有多种风格，异构的体系结构有多种组合方式： 一种方法是按照层次结构组织，利用分层组织，分层系统的某一层在其内部可以是另一种完 全不同的结构。 另一种方法是允许构件使用不同连接件的混合，系统以一种体系结构实现一个子系统，以另 一种体系结构实现另一个子系统。 从上面的介绍中，我们知道，不同的结构有不同的处理能力的强项和弱点，一个系统的体系 结构应该根据实际需要进行选择，以解决实际问题。事实上，也存在一些系统，它们是由这些纯 体系结构组合而成，即采用了异构软件体系结构。 目前，软件体系结构尚处在迅速发展之中，越来越多的研究人员正在把注意力投向软件体系 结构的研究。用于对软件体系进行规格描述的模型、标记法和工具仍很不正规。尽管这些不正规 的模型是有用的，为使之更为精确和健壮，在很多方面的研究工作还需要继续进行。 关于软件体系结构的研究工作主要在国外展开的，国内到目前为止对于软件体系结构的研究 尚处在起步阶段。软件体系结构在国内未引起人们广泛注意的原因主要有两点： l 、软件体系结构从表面上看起来是一个老话题，似乎没有新东西。 2 、与国外相比，国内对大型和超大型复杂软件系统开发的经历相对较少，对软件危机的灾 难性体会没有国外深刻，因而对软件体系结构研究的重要性和必要性的认识还不很充分。 5 选取体系结构原则 根据用户的需求我们要选取一种合适的系统体系，一种适用的系统体系决定了系统的框架。 对于用户来讲，他们并不关心功能具体如何实现，只关心使用的方便及其实用性，但对于系统设 计人员及程序人员来说，却要知道系统到底是什么样的系统，所以系统体系的选取是系统设计第 一步。 体系的选取有如下几点关键问题： 。 l l 型系统实际是多种体系混合组成的异构体系。 3 6 基于体系结构的软件开发模型 本质上，软件体系结构是对软件需求的一种抽象解决方案。在引入了体系结构的软件开发后， 应用系统的构造过程变为“问题定义一软件需求一软件体系结构一软件设计一软件实现”几个步 骤，可以认为软件体系结构架起了软件需求与软件设计之间的一座桥梁。而在由软件体系结构到 实现的过程中，借助一定的中间件技术与软件总线技术，软件体系结构将易于映射成相应的实现。 软件开发模型是跨越整个软件生存周期的系统开发、运行、维护所实施的全部工作和任务的 结构框架，给出了软件开发活动各阶段之间的关系。目前，常见的软件开发模型大致可分为三种 类型： l 、以软件需求完全确定为前提的瀑布模型。 2 、在软件开发初始阶段只能提供基本需求时采用的渐进式开发模型，如螺旋模型等。 3 、以形式化开发方法为基础的变换模型。 所有开发方法都是要解决需求与实现之间的差距。但是，这三种类型的软件开发模型都存在 这样或那样的缺陷，不能很好地支持基于软件体系结构的开发过程。因此，研究人员在发展基于 体系结构的软件开发模型方面做了一定的工作。 例如，b a s s 等人提出了一种基于体系结构的软件开发过程。国内如清华大学的车郭仁教授等 人提出了基于体系结构的应用平台与框架仓库技术，北京邮电大学的艾波教授等人提出了基于体 系结构的生命周期模型等。 1 2 第四章系统总体设计 4 1 电子联行系统现状分析 从技术角度讲，全国电子联行系统由三个应用系统、两个网络系统组成：主站应用系统、小 站应用系统、通汇点应用系统、卫星网、地面网。在物理结构上，全国电子联行系统建立有三层 结构。主站应用系统是全国电子联行系统的中枢，运行在清算中心的主站；小站应用系统是全国 电子联行系统的桥梁，运行在清算分中心的小站；通汇点应用系统是全国电子联行应用系统的终 端，运行在商业银行的通汇网点。这三者间采用c l i e n t s e r v e r 方式，无论发送往帐还是索取来 帐，都是通汇点主动请求，小站自动响应；小站主动请求，主站自动响应。这样节省了系统资源。 提高了运行效率。卫星网络系统实现主站与小站之间信息的无差错传送；地面网络系统用于连接 小站应用系统和通汇点应用系统，实现往来帐信息的无差错传送。 系统结构如图4 - 1 所示： 清算分中心 三至三三三田 三三三至三丑 三三三至三日商业银行 图4 一l 电了联行系统结构 图4 1 表示的是目前完整的电子联行系统，小站与主站之间使用卫星网络通信，小站与汇入， 汇出行之间通过地面网络通信。 汇出行接收汇款人提交的汇款委托，借记汇款人的帐户后将支付信息提交到当地人民银行 ( 发报行) 。发报行收到后借记汇出行的存款帐户并形成电子联行往帐，通过e i s 小站向主站发 送。主站收到后向收款人所在地人民银行( 收报行) e i s 小站转发，收报行依据e i s 小站收到的 支付信息，贷记收款人开户行( 汇入行) 存款帐户，并将支付信息转给汇入行，由汇入行贷记收 款人帐户，完成该笔交易。 电子联行系统的业务流程可以概括如下： 1 汇出行( 商业银行分支行) 把支付指令提交( 手工或电子方式) 到当地发报行( 人民银行分 支行) 1 3 文寡毕曼学曼掣寰 3 清算总中心( 实际作为信息交换中心) 将支付指令按收报行分类后，经卫星通讯发送到收报 行。 4 收报行接收到支付指令后，按汇入行分类。 5 收报行为每一家汇入行生成支付凭证或电子支付指令，送汇入行。 电子联行系统业务处理总体流程如图4 2 所示： 幽4 2i 乜f 联行系统业务处理流程 中国的支付系统自动化进程在迅速加快。近几年来，中央银行和各大商业银行都基本上建立 起了全国范围的通讯网络和各级支付清算中心。当然，目前对信息技术的采用仍然表现为原来手 工处理流程的自动化，换句话说，支付系统现代化仍然处在技术导向型阶段。这是符合发展规律 的。因为经济的发展，支付业务量的增大，首先突出了手工处理能力不足的矛盾，用自动化手段 代替原来的手工处理，提高效率。这也是发达国家支付系统建设走过的道路。 值得特别注意的是人民银行全国电子联行系统的设计和建设。e i s 系统的设计使异地支付( 包 括商业银行内各分行之间的支付和异地跨行支付) 的处理流程更加合理，从而大大加快了异地支 付的清算和结算过程。全国电子联行系统从1 9 9 1 开始运行到2 0 0 0 年，电子联行小站发展到1 4 0 9 个，覆盖了1 6 0 0 个县以上城市，与2 0 多万个商业银行的通汇网点相连，能够为千家万户服务。 目前每天的交易量为1 0 多万笔、1 0 0 0 多亿资金【3 4 】。由此对我国的经济与金融产生了巨大的影 响。 电子联行系统的建设初期，主要目的是利用计算机网络实现支付信息的传递，解决跨行资金 的及时清算和专业银行内部资金调拨困难，防止商业银行任意占压联行资金发放贷款，支持了金 融宏观调控措施的顺利实施。然而，随着我国金融体制的深化改革，特别是我国加入世界贸易组 织后金融业面临的新形势和计算机技术与网络技术突飞猛进的发展全国电子联行系统遇到了巨 大的机遇，同时也遇到了许多问题。 首先。随着目前计算机技术的快速发展，计算机设备更新的周期也越来越短。而现有电子联 行系统( 小站