中间件技术在校园一卡通系统的应用

    1 引言

    随着智能卡系统在社会各领域的迅速发展，目前很多学校都建立了自己的智能卡应用系统。但由于早期缺乏统一的规划，学校的许多部门引进或开发的智能卡应用系统大都各自为政，比如图书馆发行图书借阅卡，食堂管理系统发行饭卡，学生到机房上机使用上机卡，老师上课使用多媒体使用卡等等，不仅造成老师和学生手持有多张卡，使用极不方便，而且增加了数据在完整性和一致性方面的维护代价，另外，相同系统的重复建设也造成学校资源的极大浪费。校园一卡通建设工作可以利用智能IC卡的强大功能和计算机网络，把整个校同的管理子系统有机地衔接起来，加强校内资源共享，减少重复建设，实现校园信息管理和消费服务方式的智能化和数字化，促进校园信息化管理水平的提高。

    2 系统功能设计

    校园一卡通的目标就是使全校的学生和教工通过一张智能IC卡，全面替代现有的多张卡和证件。学生和教职工可持此卡在学校联网的卡机上完成就餐、上机、洗浴、注册、借书、选课、食询考试成绩等校内所有事务。根据校同一卡通的建设目标，结合我院的实际需求，大致可以将系统分为射频卡管理子系统、餐饮计费管理子系统、机房计费管理子系统、图书馆卡管理子系统、门禁管理子系统等。在整个校园一卡通系统中，射频卡管理子系统为核心部分。射频卡管理子系统管理学校人员的基本信息．负责卡的发行、挂失、解挂、注销及存款等财务管理以及操作员管理。其它子系统在使用时，首先通过刷卡机读取卡的信息，验证卡的有效性，若通过验证，则进行相应的处理，卡中的有关信息也随之改变，并进行记录，然后把数据上传到一卡通中心数据库服务器，进行更新。

    3 数据库方案昀分析

    在数据库分布方案的选择上主要考虑集中式数据库和分布式数据库。采用集中式数据库，将所有的数据都存放在中心数据库服务器上，这样有利于数据的维护和保持它的一致性．但一旦中心数据库发生了故障，整个系统都将瘫痪。采用分布式数据库．数据将分散在各个数据库服务器上，这样的好处是如果有一台或几台服务器发生故障，系统仍然能够继续运行，但需要花一定的代价来保持各个子数据库与中心数据库的数据一致．适用于对实时性、稳定性及数据库性能要求极高的数据库系统。由于校园一卡通系统分布应用不是很广，主要集中在校园内，且金额的扣除在射频卡上完成，后台数据库主要功能用于存储信息及查询，对实时性要求相对不高，集中式数据库已能满足数据处理要求。经过以上分析，本校园一卡通系统采用集中式数据库。

    4 系统结构

    4．1三层结构模式

    本系统结构采用三层C／S模式，与传统的客户机／服务器(即传统C／S模式)结构不同的是，三层结构多了一个中间层。传统客户机／月艮务器的缺点是显而易见的。首先客户端与数据层直接通信数据的安全性是个潜在的问题；其次．客户端包含了业务逻辑，当业务规则出现变化时，就不得不通过升级客户端来实现．软件的易用性和可维护性大大降低；最后，由于客户端丁作对数据库服务器的依赖较大，从而导致网络的通信负载过大，使整个系统性能受影响。三层C／S结构是传统客户机朋艮务器模式的发展，属于多层体系由于采用了中间层，客户端不能直接访问数据库，使数据库的安全问题得到控制。中间层是业务对象层，当业务规则出现变化时，一方面可通过客户端界面进行简单的参数维护，另一方面则可通过更改业务对象来进行维护．由于避免了针对每一个客户端的升级或更改，所以软件的易用性和可维护性得到了提高。

    4．2中间件技术

    中间件(Middleware)是位于硬件、操作系统平台和应用程序之间的通用服务系统，具有标准的程序接口和协议，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作。作为构造三层结构业务应用系统的基础平台．中间件提供了以下两个主要功能：

    a)负责客户机与服务器之间的联系和通讯．提供了表示层与功能层之间，功能层与功能层之间、功能层与数据层之间、数据层与数据层之间的联接和完善的通讯机制。

    b)提供了一个三层结构应用开发和运行的平台．包括：支持模块化应用开发的框架：硬件、操作系统、数据库和网络差异的屏蔽；保证事物完整性和数据一致性的事物管理机制；应用的负载均衡和管理功能；应用的高可靠性及安全控制机制等。

    4．3DCOM技术

    Microsoft的DCOM(分布式组件模型)技术是OLE的扩展，是实现三层C／S结构的关键技术。DCOM技术要求用户依据软件的要求开发组件，这些组件通常是被设计成DLL的形式，可以将这些组件放置在一台专用的组件服务器上，由客户端来进行远程调用。

    5 系统中间件的殳计

    在VisualBasic6．0中，可以使用ActiveXEXE封装业务逻辑．来设计组件。根据系统设计的功能模块，将其中经常访问的一些重要功能设计成组件。比如系统中设计了数据库操作类adoAccess，因为系统的绝大多数功能都需要访问数据库才能实现，adoAccess类提供了打开数据库连接、关闭数据库连接、执行SQL语句获得记录集、对数据库进行事务处理等方法．这样在需要访问数据库时，系统就不需要重复编写关于数据库连接、访问等程序段，只需创建指定的对象．调用相应的方法即可。除此以外，系统还设计了管理员信息类、部门信息类、卡信息类、刷卡机信息类等，这些中间件实现了系统的主要业务逻

    辑功能．在此基础上开发用户界面层时可以不知道数据库的格式，甚至不必了解是何种类型的数据库，只需要知道组件的接口就可以实现调用，完成指定的功能。

    下面以系统中卡信息类为例，简单叙述该中间件的设计过程。卡信息类cCard用来处理单张卡的信息，主要实现对单张IC卡中信息操作的基本功能，如在cCard类中提供了对卡中信息进行添加、修改、删除等方法．并提供对卡中CardId、UserId、UserName、Phone、Time、FillMoney等属性的设置。卡信息集合类cCards用来处理多张卡的信息，其最小单元为cCard．它完成一组卡信息相关的操作．比如查找功能。以下是实现cCards类中查找方法的程序段：

    6 结束语

    本系统以IC卡为操作手段，配合校同汁算机网络，实现整个学校的全方位IC网络化管理，将先进的IC卡技术服务应用于学校的教学、科研、管理和生活等方面。从系统的设计过程可以看出，将业务规则、数据访问、合法性校验等1：作放到了中间层进行处理，通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过COM／DCOM通讯与中间层建立连接．冉经由中问层与数据库进行交互．不仅可以极大地提高开发效率和灵活性而且对系统功能的扩展也留有很大的余地。