（系统理论专业论文）基于soa架构的教育管理信息系统互操作实现方法的研究.pdf

独创性声明及论文使用授权说明 蚴i i i i i iiilll y 1 7 7 8 。8 。3 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导f 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 为获得亡壅垫查竖整堂堕或其他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。 本人完全了解广东技术师范学院有关保留、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。 同意亡壅挂查竖整堂堕将本人的学位论文提交清华大学中国学术 期刊( 光盘版) 电子杂志社全文出版和编入c n k i 中国知识资源总 库，传播学位论文的全部或部分内容。 囱公开 口保密( 年月)( 保密的学位论文在解密 后应遵守此协议) 学位论文作者签名：鲍叁丝l导师签名： j、) 签字日期：。基墟! 基趔签字日期： 摘要： 随着我国教育信息化事业推进，各级学校及教育管理部fj 相继建立了独立的 教育管理信息系统( 独立子系统) ，与此同时，校际之间信息共享的需要也在急 剧增长。但由于历史等原因，各校在建设子系统时采用了不同的开发语言，不同 的部署平台，甚至不同的通信协议，使得这些独立开发的子系统之间互通互联受 阻，影响了教育信息化事业的进一步快速发展。 本文依照国家教育部制定的教育管理信息系统互操作规范( e m l f ) 和面向 服务的体系结构( s o a ) ，构建了一个基于s o a 的教育管理信息系统( e m i s s o a ) 模型，该模型旨在改善子系统问的互操作性，支持子系统问的信息共享，为基于 互联网的信息系统集成提出一种新的解决思路，并给出一个切实可行的实现方 案。本文的内容和主要方法是： ( 1 ) 信息集成：依照e m i f 规范定义了一个统一的数据模犁，以保证整个 e m l s s o a 系统在信息语义层面上的完整性和一致性。 ( 2 ) 功能集成：首先，本文将e m i s s o a 中的各种应用服务封装成为w e b 服务组件，配置到互联网的各个站点上，这些w e b 服务组件分属于不同的子系 统，且通过s o a 架构对这些分布在互联网上的w e b 服务组件进行链接和相互调 用。其次，为各子系统定义了一个代理服务器( e m i s - a g e n t ) ，e m i s a g e n t 实 质上是一组相互关联的w e b 服务组件，它们作为子系统的“门户，代表子系 统管理本地用户的信息需求，并向其它子系统的用户提供信息和功能服务。 e m i s - a g e n t 的另一个重要作用就是负责将各子系统中的信息转换成统一的 x m l 格式的数据，使之成为互联网中通用的数据。 ( 3 ) 运行管理与调度：参照e m i f 的作法，在e m i s s o a 中定义了一个区 域信息集成服务器( e m i s z i s ) ，该服务器负责管理各子系统之间的信息交互， 它是整个e m i s s o a 系统的运行管理和协调中心。e m i s z i s 还负责管理整个 e m i s s o a 系统的公共资源数据库，并在其中保存与更新各子系统中的应用服务 和数据变化的有关信息。在e m i s s o a 中，用户之间的信息交互都要遵循一定 的业务流程，e m i s s o a 为此定义了标准x m l 文档模版，该x m l 文档模版规 范了用户之间进行信息交互的流程和操作规则。 ( 4 ) 安全与控制：e m i s - z i s 也是e m i s s o a 的安全中心，负责用户 册、登陆、信息加密、解密、以及访问权限控制等。e m i s s o a 安全性的基 w e b 服务安全协议( w s s e c u r i t y ) ，其中包含了关于如何在w e b 服务消息上保 证完整性和机密性的规约，描述了如何把签名和加密信息加入到s o a p 消息中， 以外，还描述了如何在消息中加入安全令牌，如x 5 0 9 认证证书等的技术。 ( 5 ) 开发原型系统及配置原型系统的运行环境：本文构建并部分实现了一 个e m i s s o a 试验原型，采用v i s u a ls t u d i o n e t 作为该原型的开发平台， e m i s s o a 原型的开发在n e t 平台上可获得许多现成的软件工具的支持。并且， 由于w e b 服务与s o a 的技术特点，e m i s s o a 运行的环境还是跨越于多个软件 平台上的。本文研究的一些方法在该原型中已得到部分验证。 关键词：教育管理信息系统：信息共享；互操作；集成；w e b 服务；面向服务 的架构 a b s t r a c t - w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe d u c a t i o ni n f o r m a t i o n ，m a n ys c h o o l sa n d e d u c a t i o n a lm a n a g e m e n td e p a r t m e n t sh a v eb u i l tu pt h e i ro w ni n d e p e n d e n te d u c a i t o n m a n a g e m e n ti n f o r a m a t i o ns y s t e m s ( c a l l e di n d e p e n d e n ts u b s y s t e m sf o rs h o r t ) s e q u e n t i a l l y m e a n w h i l e ，t h er e q u i r e m e n to fi n t e r o p e r a b i l i t ya m o n gt h ei n d e p e n d e n t s u b s y s t e m sa l s oi n c r e a s e dq u i c k l y h o w e r v e r , a l lo f t h ei n d e p e n d e n ts u b s y s t e m sh a v e b e e nd e v e l o p e di nd i f f e r e n tp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g i e sa n dp l a t f o r m s ，e v e nt h e c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l sv a r y t h er e s u l ti st h a ta l lt h es e p a r a t eb u i l ts u b s y s t e m sd o n o tu n d e r s t a n de a c ho t h e r , w h i c hh a sb e e no n eo f t h eo b s t a c l e st ot h ed e v e l o p m e n to f e d u c a t i o ni n f o r m a t i o n a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i c a t i o nf o re d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k ( e m i f ) i s s u e db ym i n i s t r yo f e d u c a t i o no fc h i n aa n d s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ( s o a ) ，t h i sp a p e rd e s i g n e da ne m i s - s o am o d e l ，i n o r d e rt oi m p r o v et h ei n t e r o p e r a b i l i t ya n ds h a r et h ei n f o r m a t i o na m o n gt h ei n d e p e n d e n t s u b s y s t e m s i tp u t sf o r w a r dan e w i d e af o rt h ei n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o n d i s t r i b u t e di nt h ei n t e m e t ，a n dg i v e saf e a s i b l es c h e m e t h ec o n t e n t sa n dr e a s e r c h m e t h o d sa lem a i n l ya sf o l l o w s ： 1 i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n ，b a s e do nt h ed a t am o d e li ne m i f , au n i f i e dd a t a m o d u l ei sd e f i n e d ，f o rt h ep u r p o s eo fi n f o r m a t i o ns e m a n t i ci n t e g r i t ya n dc o n s i s t e n c yi n e m i s s o a 2 a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，a l lt h ea p p l i c a t i o ns e r v i c e sb e l o n g i n gt od i f f e r e n t i n d e p e n d e n ts u b s y s t e m sh a v eb e e nw r a p p e d a sw e bs e r v i c e si ne m i s s o a a l lt h e w e bs e r v i c e sh a v eb e e nc o n f i g u r a t i o nt ot h ed i s t r i b u t e dw e bs i t e s ，a n di n t e r c o n n e c t e d a n dc a l l e dt h r o u g hs o a f o re a c hi n d e p e n d e n ts u b s y s t e m ，a l la g e n ts e r v e r ( c a l l e d e m i s - a g e n t ) h a sb e e nd e f i n e d ，w h i c hi sp o r t a ls i t eo fi n d e p e n d e n ts u b s y s t e m e m i s - a g e n ti sc o m p o s e do f as e to fi n t e r r e l a t e dw e bs e r v i c e sc o m p o n e n t se s s e n t i a l l y a n ds t a n d sf o rt h es u b s y s t e mn e e d so fm a n a g e m e n t t oc o n v e r ta l lk i n d so fd a t a o b j e c t si nt h es u b s y s t e m t ou n i f i e dx m lf o r m a ti sa n o t h e r i m p o r t a n tr o l eo f e m i s - a g e n t , i no r d e r t oc o m p l yw i 廿1t h ex m l - b a s e dd a t am o d e l 3 t h eo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to f e m i s - s o a ，a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c ei n e m i f , a z o n ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns e r v e r ( c a l l e de m i s - z i s ) i sd e s i g n e d ，w h i c hi s r e s p o n s i b l ef o rt h em a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o ni n t e r a c t i o na m o n gs u b s y s t e m s i ti s t h eo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n tc e n t e rf o re m i s s o a e m i s z i si sa l s or e s p o n s i b l e f o rt h es y s t e mp u b l i cr e s o u r c e sd a t a b a s e ，i nw h i c ht h ec h a n g e so fd a t aa n dw e b s e r v i c e sa r er e c o r d e d i ne m i s s o a ，t h ei n f o r m a t i o ne x c h a n g eb e t w e e nt h ee m i s u s e r sm u s to b e yt h eb u s i n e s sf l o w s ，a n ds o m es t a n d a r dx m lt e m p l a t e sa r ed e f i n e dt o g u a r a n t e et h ei n f o r m a t i o ni n t e r a c t i o na n di n t e r o p e r a b i l i t ya m o n gi n d e n p e n t s u b s y s t e m s 4 t h em e c h a n i s mo fs e c u r i t y , e m i s - z i si sa l s oe m i s s o a ss e c u r i t yc e n t e r , w h i c hi sr e s p o n s i b l ef o ru s e rr e g i s t r a t i o n ，l o g i n ，m e s s a g ee n c r y p t i o n ，d e c r y p t i o n ，a n d a c c e s sc o n t r o l ，e t c t h es e c u r i t yo fe m i s - s o ai sb a s e do nw e bs e r v i c e ss e c u r i t y p r o t o c o l s ( w s - s e c u r i t y ) ，w h i c hd e s c r i b e se n h a n c e m e n t st os o a pm e s s a g i n g t o p r o v i d eq u a l i t yo fp r o t e c t i o nt h r o u g hm e s s a g ei n t e g r i t y , m e s s a g ec o n f i d e n t i a l i t y a d d i t i o n a l l y , w s - s e c u r i t ya l s od e s c r i b e sh o w t oe n c o d eb i n a r ys e c u r i t yt o k e n s s p e c i f i c a l l y , t h es p e c i f i c a t i o nd e s c r i b e sh o w t oe n c o d ex 5 0 9c e r t i f i c a t e s 5 d e v e l o pap r o t o t y p es y s t e ma n dc o n f i g u r a t i o no f t h ep r o t o t y p eo p e r a t i o n e n v i r o n m e n t ，a ne m i s - s o a t e s tp r o t o t y p ei sb u i l t , u s i n gv i s u a ls t u d i o n e ta st h e p r o t o t y p ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mw h i c h c o n t a i n sm a n yr e a d y m a d es o f t w a r es u p p o r t t o o l s m o r e o v e r , d u et ot h ew e bs e r v i c e sa n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fs q e n v i r o n m e n to fr u n - t i m ei ne m i s - s o ai sc r o s s - p l a t f o r m n er e s e a r c hm e t h o d sh a v e b e e na p p l i e di nt h ep r o t o t y p e k e y w o r d s ：e d u c a t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，i n f o r m a t i o ns h a r i n g ， i n t e r o p e r a b i l i t y , i n t e g r a t i o n ，w e bs e r v i c e s ，s o a 1 v 目录 摘要：i a b s t r a c t ：i i i 目录v 1 引言1 1 1 问题的提出1 1 2 国内外的研究现状3 1 2 1 互操作规范研究与应用概述3 1 2 2s o a 架构的研究与应用概述5 1 3 本文研究的主要内容及意义7 1 3 1 研究内容7 1 3 2 研究意义8 2 教育管理信息系统互操作规范研究9 2 1 美国教育机构制定的学校互操作框架s i f 9 2 2 我国制定的教育管理信息系统互操作规范e m i f 1 l 2 2 1e m i f 体系结构1 2 2 2 2e m i f 报文规范1 3 2 2 3e m i f 数据规范1 4 2 3 小结1 5 3 面向服务的软件架构s o a 的研究1 7 3 1s o a 概述及原理1 7 3 2s o a 的支持技术1 8 3 2 1w e b 服务及其协议栈1 9 3 2 2x m l 技术2 4 3 3 小结2 5 4 基于s o a 架构的教育管理信息系统模型及其应用2 6 4 1e m i s - s o a 系统概述2 6 4 2e m i s - s o a 互操作原理与方法2 8 4 2 1e m i s s o a 的互操作2 8 v 4 2 2e m i s - s o a 的集成模式3 l 4 3e m i s s o a 关键技术与实现3 2 4 3 1e m i s s o a 核心组件3 2 4 3 2e m i s s o a 信息集成3 7 4 3 3e m i s s o a 功能集成4 l 4 3 4e m i s s o a 运行管理与调度4 3 4 3 5e m i s 心o a 安全与控制4 4 4 4e m i s s o h 原型的开发与运行环境4 7 5 结论以今后需继续开展的工作5 0 5 1 研究的结论5 0 5 2 今后需继续开展的工作5 1 参考文献5 2 攻读硕士期间发表的论文5 6 致谢5 7 、，i 1 引言 1 引言 1 1 问题的提出 随着我国教育信息化的不断发展和“校校通”工程的实施，学校和各级教育 管理部门之间都已建成了教育管理信息系统【l , 2 1 。教育管理信息系统( e d u c a t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称e m i s ) 就是管理信息系统在教育行业的应 用，从而达到提高教育质量和工作效率的目的。通俗地说，e m i s 是对一个国家、 省、地区各学校、职业培训机构以及各级教育行政管理部门已经建成的办公自动 化系统( 以下简称独立子系统) 进行集成的一个综合管理信息系统。 早期，教育管理信息系统的建成及使用对教育管理的效率无疑起到巨大的推 动作用【3 】。但教育管理信息系统建设却是条块分割，各部门自行开发自己的系统， 缺乏标准化、规范化和兼容性，信息资源难以共享1 1 1 。在文献 4 q h 也提到，随着 现代通信技术、计算机网络技术以及信息产业飞速发展和普及，学校信息化建设 正在向全面数字化方向迈进，最终实现教育过程的全面信息化，达到提高教学管 理水平和效率的目的。同时，该文献还指出教育信息化需要多种子系统来实现， 这些子系统主要来源于： ( 1 ) 自主开发：由学校自组开发团队，根据学校管理业务的需求进行开发； ( 2 ) 校际交流：学校之间互通有无或者直接向兄弟院校购买； ( 3 ) 合作开发：多所学校合作开发、共同使用，或者由学校与商业公司合 作进行开发； ( 4 ) 商业软件：直接购买成熟的商业产品； ( 5 ) 开源软件：从开源组织免费获得软件代码，自己组织技术力量进行改 造与实施。 可见这些子系统架构不一、采用的技术也多种多样，甚至连通信协议也不同， 必然导致了越来越多的独立子系统间数据结构、数据格式不一致、功能重复建设、 教育软件之间不能互相兼容，信息资源难以共享，造成了一个个“信息孤岛， 与网络共享的基本要求相背离 2 , 5 , 7 1 。 由于“信息孤岛”的存在，使得各个独立子系统无法相互直接调用和共享数 据，难以实现各个子系统之间的数据共享和互操作( 互操作是指不同的教育管理 信息系统之间能够交换和使用彼此的信息) i 。同时，随着教育信息化建设的整 广东技术师范学院硕士学位论文 体推进，学校内部各职能部门之间的联系越来越紧密，教育管理部门和学校之间 的业务往来越来越频繁，即各独立子系统问的数据共享与信息交换的需要不断地 增加，“信息孤岛”现象对于教育信息化有很大的危害，对教育信息化的发展实 为不利【习： ( 1 ) 它导致高校各个部门信息的重复输入或多处采集，影响数据的实时性、 一致性和准确性； ( 2 ) 它阻碍了各部门信息的及时共享和反馈； ( 3 ) 它会给教育教学工作者造成一些不必要的麻烦，如用户要进入多个子 系统中，需要记忆多个账号和密码，并且需要频繁切换，操作麻烦； ( 4 ) 它可能造成决策层的失误，由于信息不能及时共享更新，势必会造成 决策层对信息把握的不准确，有可能造成决策层工作的失误。 此外，各孤立子系统中的数据与数据处理紧密绑定，缺乏柔性，不能快速适 应业务流程的变化和灵活的信息服务需求【6 j 。 分析不难发现，教育信息化的建设是一个庞大复杂的系统工程，由于在建设 初期没有全局战略和方向，缺少成熟的系统科学思想的指导，没有统一的长远规 划，建成的各教育管理信息系统大多数是分散的、封闭的、缺乏联系的孤立、异 构的子系统，各个部门各自为政，这是形成一个个的“信息孤岛，【h 的深层原因。 虽然“信息孤岛”现象给管理带来诸多问题，然而，这些孤立、异构的子系 统在学校以教育管理部门之间仍起着重要作用，如果将它们全部替换成新系统， 则将面临新一轮的财力、人力的投入，同时耗费时间较长。根据相关调查显示， 教育信息化的人士所关心的问题中最为突出的是如何将众多的独立子系统集成 起来，这是教育信息化过程对子系统集成的直接需求1 6 。 信息系统集成是信息系统发展逐步形成的一个主要的研究方向。什么是信息 系统集成( i n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o n ，i s l ) ? 根据美国信息技术协会( 1 t a a ) 的定义，信息系统集成是根据一个复杂的信息系统或子系统的要求把多种产品和 技术验明并接入成为一个完整的解决方案的过程【8 1 。 为了解决学校中的“信息孤岛”问题，使子系统之问的相互集成，使信息交 换和互操作能顺畅进行，我国的科研工作者进行了大量研究提出了许多解决方 案，如文献【l ，4 ，5 ，7 ，9 】等，其中，文献【l 】是教育部制定颁布的教育管理信 2 1 引言 息系统互操作规范( c e l t s - 4 0 2 0 0 3 ) ，该技术规范使子系统间的互操作过程与 操作系统无关、与传输协议无关、与程序语言无关；文献【4 】从高校目前数字化 校园建设的实际情况出发，引入s o a 思想，提出高校实现信息化资源整合模型， 其设计思想对解决高校各管理系统之间信息的分散、孤立，消除“信息孤岛”， 实现真正意义上的数据化校园有。定的参考价值；文献【5 ，6 ，7 】从宏观上提出 了“信息孤岛”的解决方案：采用主从数据库思想；采用集合设计的思想； 建立统- 的网络技术标准体系；文献【9 】是采用流行的w e bs e v i c e s 技术来消除 教育信息系统中的“信息孤岛”。 但上述解决方案绝大部分局限在解决方案的研究上，几乎没有在全国范围内 普遍推广应用的、成熟的商业产品1 ，教育环境内相关实际应用实践没有跟上理 论研究的步伐。与此同时，互联网的开发技术迅速发展，被称为“下一代软件架 构”的面向服务的架构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 随着互联网上标准 的x m l 技术和w e b 服务技术的不断成熟而被广泛接受【1 0 1 。 因此，为满足教育独立子系统问互操作的迫切需要，实现信息共享，充分利 用互联网上现有的信息资源，实现独立、异构子系统的集成，研究现有的子系统 间互操作解决方案和研究成果的欠妥之处，改进教育管理信息系统间的互操作方 法是十分有意义的。 1 2 国内外的研究现状 1 2 1 互操作规范研究与应用概述 为了解决教育管理信息系统中存在的“信息孤岛现象，实现独立子系统的 集成，领域专家们进行了大量相关探索研究工作，其中关于教育信息标准化的制 定尤为突出，并且已推出了许多实际的标准和规范。 国际上已有不少国家的企业机构和学术团体致力于教育管理信息系统相关 标准的研究，相对我国来说，起步较早，成果较多。1 9 9 6 年美国大学校际交流 委员会( e d u c o m ) 设立了一个称为i m s ( 教学管理系统) 的研究项目，后来 发展成为非盈利的i m s 全球学校联合公司，专门从事教学系统相关技术标准制 订和推广工作。其中，i m se n t e r p r i s es p e c i f i c a t i o n ( i m s 企业接口规范) 是研究 企、l k 开发的教学管理系统之间的互操作规范，但是m s 企、i k 接口规范只是针对 1 目前，应用e m i f 规范开发软件产品的公司仪有常州的易维尔一家，主要针对华东地区。 3 广东技术师范学院硕士学位论文 同一个公司或组织开发的不同系统之间的接口，对不同企业开发的管理信息系统 的互操作无能为力。美国教育部教育统计中心( n a t i o n a lc e n t e rf o re d u c a t i o n s t a t i s t i c s ：n c e s ) 与1 9 9 8 年设立了个称为“中学后教育电子数据交换标准” 和“学生与学校永久电子记录交换”的研究项目，简称s p e e d e e x p r e s s ，结 果产生了一套教育电子数据交换标准，并于1 9 9 2 年经美国国家标准研究院批准 成为a n s ia s cx 1 2 试用标准。2 0 0 0 年由美国一些企业组织发起制定的中小学 学校管理系统互操作标准( s c h o o l si n t e r o p e r a b i l i t yf r a m e w o r k ，简称s i f ) ，它 的目标是使得学校管理方面的各种应用程序能够交换和使用彼此的信息，并能够 交换环境内的多种数据。这。方案对解决系统互操作问题在思维上的- 。大突破， 抛开了传统的a p i 的开发问题，而足定义交换系统的体系结构、软件组件以及它 们之间的接口。不同应用系统之问通过一台区域集成服务器作为中介，通过遵循 共同的以x m l 编写的s i f 词张：和语法，就可实现数据共享与互操作。目前在美 国得到了大力的推广和广泛的应用【引。 教育管理信息的标准化是整个国家教育管理信息化建设的基础，是将来实现 全国范围内教育信息资源交流与共享的必要条件，我们国家也非常重视，很早就 开始了相关的努力：1 9 8 9 年，原国家教委正式颁布实施了国家教育管理信息 系统总体规划纲要；1 9 9 1 年，原国家教委开始组织教育管理信息的标准化研 究，1 9 9 4 年正式颁布了普通高等学校的一系列管理基本信息集( 包括“高效教 职工管理基本信息集”、“高校学生管理基本信息集”、“高校仪器设备管理基 本信息集”等) ；1 9 9 0 年教育部教育管理信息中心根据国家教育管理信息系统 建设的要求制定了国家教育管理系统软件的一体化解决方案国家教育管理 信息系统软件总体方案，并组织教育软件的开发和推广工作；1 9 9 9 年教育部 开始由发展规划司和教育管理信息中心牵头组织制定教育管理信息化标准； 2 0 0 0 年9 月推出了教育管理信息化标准的第一部分：学校管理信息标准。 该标准定义了我国各级各类学校的管理信息集以及代码表，为学校管理信息系统 的数据库建设提供了依据 2 1 。 总结上述我国的研究工作基本停留在两个层面：一个是利用行政力量推动我 国的一体化软件解决方案，这种思路在实施上存在很多困难，也存在诸多弊端： 另一个层面是制定数据标准，对规范教育管理系统起了一定的推动作用，但由于 4 1 引言 仍然没有规定与平台无关、与应用程序无关的数据交换格式，没有提供系统之间 的互操作机制，因此对于不同厂商开发的信息系统而占，互操作仍然是很困难的， 问题没有得到根本解决【2 1 。 2 0 0 1 年，教育部成立了现代远程教育标准化委员会，2 0 0 3 年正式命名为“全 国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会”，也称为教育信息化技术 标准委员会，专门从事教育信息化相关技术标准的制定和推广工作。该标准的开 发工作以实现资源共享、支持系统互操作、保障教育信息化质量为目标，通过跟 踪国际标准并结合我国实际情况，力求形成有本国特色的教育技术标准体系。该 标准体系的解决教育信息互操作的主要规范为教育管理信息系统互操作规范 ( c e l t s 一4 0 ，s p e c i f i c a t i o n f o re d u c a t i o n m a n a g e m e n t l i n f o r m a t i o n s y s t e m i n t e r o p e m b i l i t yf r a m e w o r k ，简称e m i f 规范) ，该规范借鉴了s i f 的思路，不仅 规定了子系统之间交换数据格式，更重要的是还规定了子系统之间互换数据的机 制，有利于推动教育管理信息系统互操作的领域研究，有利于推动“校校通”工 程中应用软件的无缝互联【1 2 列。 1 2 2s o a 架构的研究与应用概述 南全球权威l t 行业研究评论机构g a r m e rg r o u p 咨询公司提出面向服务的架 构( s o a ) 思想】随着实现手段，特别是基于标准的互联网技术( 如w e b 服务 和x m l 技术) 不断成熟，逐渐发展为“下一代软件架构 【1 2 l 。 s o a 是设计和建构松散耦合软件解决方案的方法，它能以程序化的、可访 问的应用服务的形式公开业务功能，使得其它应用程序可以通过已发布的服务接 口来使用这些服务。s o a 描述了服务提供者、服务请求者和服务注册中心三种 角色，这三种角色分别具有发布、查找和绑定等功能f 1 2 1 。 5 广东技术师范学院硕士学位论文 ( w s d l ，u d d i ) 图1 - 1s o a 体系架构模型 图1 1 展示了s o a 体系架构中协作支持查找、绑定和调用关系的实体。其 中，服务请求者可以是一个应用程序、一个软件模块或是需要一个服务的另一个 服务。它发起对服务注册中心中注册服务的查找，通过传输协议绑定所需的服务， 并通过接口契约来执行服务功能；而服务提供者是一个通过网路寻址的实体，它 将自己的服务以及接口契约等信息发布到服务注册中心，以便服务请求者发现和 访问该服务，并接收和执行来自服务请求者的请求；s o a 架构中的服务注册中 心是服务发现的支持者，它包含一个可用服务的存储库，并对注册的服务提供管 理功能，允许其注册的服务被查找和使用【1 0 1 。 s o a 架构中的服务一般提供业务功能，而不是技术功能1 1 3 l ，因此可用多种 技术来实现s o a 。随着核心w e b 服务标准( s 钟一、w s d l 和u d d i 等) 以及 补充规范( 如安全性、可靠性、事务性等) 逐渐被广泛采纳与实现，高度异构的 软件系统之间的互操作已经取得前所未有的进步【1 4 1 ，w e b 服务也因其高度的互 操作性、跨平台能力和松散耦合等特性，成为当前解决异构环境下子系统集成的 最佳实践【1 0 1 。 由于s o a 本身特性非常符合上述信息化需求和问题的解决思路，因为在 2 0 0 3 年以后成为我国软件产业界和各行业用户的关注焦点，并在2 0 0 6 年逐步开 始在多个行业信息化建设中被选择和使用。从2 0 0 6 年至今，s o a 以及逐渐成为 影响中国i t 系统构建的主导方法和过程，在我国金融、电信、烟草、电子政务、 医疗等行业和领域开始得到应用，并在有些行业中获得较好期望，取得良好的效 果【1 2 1 。 6 1 引言 1 3 本文研究的主要内容及意义 1 3 1 研究内容 本文的研究目的是通过研究基于互联网的各教育管理信息子系统集成与互 操作的方法，探索把分布在互联网上的各个现有的、孤立异构的独立子系统资源 整合成一个综合的教育管理信息系统的途径，希望能够为我国教育管理信息化标 准的推广及实际应用贡献力量。 围绕此目的，本文在广泛搜集与研究国内外教育信息化标准规范、面向服务 的架构等互联网技术的基础上，研究设计了基于s o a 架构的教育管理信息系统 e m i s s o a 系统互操作机制，主要进行了以下几个方面的工作： ( 1 ) 研究信息集成原理：依照教育管理信息系统互操作规范定义了一 个统一的数据模犁( x m l 格式的) ，以便保证整个e m i s s o a 系统在信息语义 层面上的完整性和一致性。 ( 2 ) 研究功能集成原理：首先，本文将e m i s s o a 中的各种应用模块封装 成为w e b 服务组件，配置到互联网的各个站点上，这些w e b 服务组件分属于不 同的子系统，且通过s o a 架构对这些分布在互联网上的w e b 服务组件进行链接 和相互调用；其次，为各子系统定义了一个代理服务器( e m i s - a g e n t ) ， e m i s a g e n t 实质上是一组相互关联的w e b 服务组件，它们作为子系统白勺门户”， 代表子系统管理本地用户的信息需求，并向其它子系统的用户提供信息和功能服 务。e m i s a g e n t 的另一个重要作用就是负责将各子系统中的信息转换成统一的 x m l 格式的数据，使之成为互联网中通用的数据。 ( 3 ) 研究系统运行管理与调度：参照e m i f 的作法，在e m i s s o a 中定义 了个区域信息集成服务器( e m i s - z i s ) ，该服务器负责管理各子系统之间的 信息交互，它是整个e m i s s o a 系统的运行管理和协调中心。e m i s - z i s 还负责 管理整个e m i s s o a 系统的公共资源数据库，并在其中保存与更新各子系统中 的应用服务和数据变化的有关信息。在e m i s s o a 中，用户之间的信息交互都 要遵循定的业务流程，e m i s s o a 为此定义了标准x m l 文档模板，该x m l 文档模板规范了用户之间进行信息交互的流程和操作规则。 ( 4 ) 研究系统的安全与控制：e m i s - z i s 也是e m i s s o a 的安全中心，负 责用户的注册、登陆、信息加密、解密、以及访问权限控制等。e m i s s o a 安全 7 1 3 2 研究意义 在现有信息系统互操作解决方案和研究成果的基础上，本研究提出基于s o a 架构的教育管理信息系统( 简称e m i s s o a 系统) 的互操作方法具有重要的实 际应用意义： ( 1 ) e m i s s o a 系统可支持各子系统巾的有意义的信息交换，提高异构网 络环境下l t 资源间的交换和使用，有利于充分利用现有的网络信息资源，降低 开发成本； ( 2 ) e m i s s o a 系统可把分布在互联网上的各个孤立、异构的子系统的功 能模块集成为一个综合的教育管理信息系统，减少重复建设，节省人力、物力和 财力，有利于教育管理信息化向集成化发展； ( 3 ) 该e m i s s o a 系统是参照教育部颁布的教育管理信息化标准以及 教育管理信息系统互操作规范思路设计提出的，符合国家教育信息化发展大 趋势，便于系统的扩展和维护，提高现有资源的复用性； ( 4 ) s o a 架构提供了一套完整的开发工具( 数据定义、功能实现) 和运行 环境( 安全、控制和运行管理) 支持，可实现快速开发部署，能有效地克服现有 互操作集成方案的局限性，是解决分布式互联网环境下子系统集成和互操作的有 效方案。 8 2 教育管理信息系统百操作规范研究 2 教育管理信息系统互操作规范研究 本部分主要阐述了美国的学校互操作框架s i f 和我国教育技术标准委员会 组织制定的教育信息系统互操作规范基本框架e m i f ，为解决教育信息系统 之间的互操作问题提供基本的思路以及关键问题的解决方法，本研究中 e m i s s o a 系统也是参考其核心互操作方法来解决同类问题的。 2 1 美国教育机构制定的学校互操作框架s i f 早前，美国从事教育行业的人员意识到，k 1 2 ( 中小学和幼儿园) 教育行业 面临的最紧迫的挑战之一是软件的互用性，即如何是不同的软件应用者能够分享 信息，以提高效率，减少花费，解决问题的关键就是制定一整套教育管理系统的 技术规范d i 。 规范的制定必须做到与平台无关，与应用程序无关，利用一致、标准的客户 机界而存取、解释和显示数据，这样对于不同的应用程序才有应用的价值。x m l 恰好就是一种格式独立、与平台无关的可扩展标签语言，它不但适合存储结构化 数据，而且能够定义针对不同行业不同领域的特点定义标签，制定记录行业或专 业数据的标准，这些标准被成为x m l 词汇，只要行业或专业领域内所有应用