摘   要： 提出一種具有平臺獨立性的基于Email的5層數(shù)據(jù)交換模型，以實現(xiàn)在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。分析了該模型的工作原理和使用環(huán)境，分層設(shè)計并實現(xiàn)了該模型，最后給出了具體應(yīng)用實例。
關(guān)鍵詞： Email  數(shù)據(jù)交換  防火墻  SMTP  POP3

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成為計算機軟件應(yīng)用領(lǐng)域的二大熱點，同時，基于Intranet/Internet環(huán)境下企業(yè)、部門之間數(shù)據(jù)交換的次數(shù)越來越多，情況也越來越復雜。使用傳統(tǒng)的編程模式很難滿足一些特殊數(shù)據(jù)交換的要求。例如，勝利油田物資供應(yīng)處價格管理科需要把所有供應(yīng)商的產(chǎn)品報價及時匯總，進行統(tǒng)計、比較。這些供應(yīng)商中有一部分是油田內(nèi)部的企業(yè)（這些企業(yè)只能與油田局域網(wǎng)連通），還有一部分是分布在全國各地的供應(yīng)商（這些企業(yè)只能與Internet連通)。如何通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進行匯總，一直是一個難題。解決該問題最簡單的方法就是使用B/S模式建立一個Web服務(wù)器，所有用戶都通過Web瀏覽器訪問該服務(wù)器。但是因為油田Intranet和外部Internet之間除了可以發(fā)送和接收電子郵件外，其他服務(wù)(如FTP、HTTP等）均被防火墻斷開。所以必須在Intranet和Internet上分別建立2個Web服務(wù)器，本文將介紹如何用Email數(shù)據(jù)交換模型來合并這2個服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。
1  Email數(shù)據(jù)交換模型的工作原理
　　在Internet上，Email是常用的網(wǎng)上服務(wù)之一。用戶將郵件提交給郵件服務(wù)器后，還需要由服務(wù)器進行一系列的傳遞操作，才能將郵件傳送到目的地址所在的郵件服務(wù)器。這一傳送過程的實現(xiàn)依賴于簡單郵件傳輸協(xié)議(Simple Mail Transfer Protocol，SMTP)。SMTP定義了一套有效的郵件傳遞規(guī)則，它以協(xié)議的方式規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中全部郵件服務(wù)器共同遵守的準則。電子郵件服務(wù)除了依賴于SMTP之外，還需要郵局協(xié)議（Post Office Protocol，POP）的支持。SMTP負責郵件的傳遞：從客戶機到郵件服務(wù)器，以及服務(wù)器之間的傳遞工作。在傳遞過程中，如果網(wǎng)絡(luò)忙或者線路狀況不好，郵件服務(wù)器會每隔一定時間重新嘗試發(fā)送郵件，所以即使網(wǎng)絡(luò)不是很穩(wěn)定，也可以發(fā)送成功。而POP協(xié)議能夠讓客戶檢索到由SMTP發(fā)送來的郵件，并將其下載到用戶本機。
　　該模型使用SMTP將需要交換的數(shù)據(jù)發(fā)送到特定的郵件服務(wù)器中，然后由郵件服務(wù)器完成郵件的發(fā)送工作；在接收端使用POP協(xié)議，定時檢測郵件服務(wù)器中是否有新郵件到達。如果有則判斷是否合法，若合法，則自動將數(shù)據(jù)下載到客戶端，然后自動保存到本地數(shù)據(jù)庫中。
2  Email數(shù)據(jù)交換模型的設(shè)計與實現(xiàn)
　　Email數(shù)據(jù)交換模型的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示?？梢钥吹?，該模型共分為5層。最底層（第1層）是Email服務(wù)器層（Email Server Layer），負責數(shù)據(jù)文件的發(fā)送和接收；最高層（第5層）是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層（DBMS Layer），在通信終端存儲管理數(shù)據(jù)；中間各層分別是數(shù)據(jù)文件層(Data File Layer)、壓縮文件層(Compressed file Layer)和Email層；它們分別完成數(shù)據(jù)的導出、導入，壓縮、解壓數(shù)據(jù)文件，將壓縮文件封裝成Email、拆分提取數(shù)據(jù)文件等。

2.1 DBMS Layer的設(shè)計
　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層是最高層，用于存儲管理數(shù)據(jù)。在基于Internet或Intranet的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，數(shù)據(jù)庫可能包括Oracle、Sybase、MS SQL Server、DB2和ACCESS等類型。
2.2 Data File Layer的設(shè)計與實現(xiàn)
　　由于各終端的數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、組織方式、信息描述存在差異，同時各個操作系統(tǒng)（Windows、Unix、Linux等）也可能存在差異，所以，這一層要完成2個功能：①導出，從源數(shù)據(jù)庫將特定條件下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到指定格式的數(shù)據(jù)文件。②導入，把導出的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換到目的數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境要求，數(shù)據(jù)文件可以是以下3種。
　　(1)XML半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件
　　XML（Extensible Markup Language）是專門為Web應(yīng)用設(shè)計的SGML(Standard Generalized Markup Language）的一個優(yōu)化子集。數(shù)據(jù)交換是XML最重要的用途之一。由于XML具有可擴展性、自描述性和跨平臺性，所以使得不同計算機應(yīng)用系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)變得容易起來。XML同HTML類似，也是一種元標記語言，具有自描述性，同時也具有可擴展性，即使用者可以根據(jù)系統(tǒng)的要求創(chuàng)建新的標記。此外，XML是一種跨平臺的獨立于系統(tǒng)的標記語言。XML現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用較廣的一種數(shù)據(jù)交換格式。
　　在導入、導出XML數(shù)據(jù)時，可以使用常用的編程語言，調(diào)用XML文件的接口SAX(Simple API for XML)或者DOM（Document Object Model）等對XML文件進行讀寫。
　　總體上看，XML能很好地實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的透明互操作，是一個不錯的數(shù)據(jù)交換媒介。但是如果每次導出部分數(shù)據(jù)，而且可能多次導出時，這種方法可能在目的數(shù)據(jù)庫中存在重復的數(shù)據(jù)，此時必須在插入數(shù)據(jù)前，先刪除重復的數(shù)據(jù)。
　　(2)SQL語句集合文件
　　SQL語句集合文件就是系統(tǒng)將源數(shù)據(jù)庫端的數(shù)據(jù)操縱語言都記錄下來，當用戶導出數(shù)據(jù)時，將這些操縱數(shù)據(jù)的SQL語句另存為固定格式的文件。在目的數(shù)據(jù)庫端，再重新執(zhí)行這些SQL語句。SQL語句集合文件示例如下：
　　DELETE FROM 報價WHERE 廠家=′Intel′；
　　UPDATE報價SET 價格=2000 WHERE物碼=′20050501001′；
　　INSERT INTO 廠家VALUES(′intel′，′北京′，′010-88888888′，′CPU′)；
　　這種方法在編寫導入、導出程序時非常簡單。但要注意，如果在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間交換數(shù)據(jù)，部分SQL語句可能要進行適當改寫。例如：如果源數(shù)據(jù)庫是ORACLE，則語句“UPDATE報價set物碼=substr(物碼，8，3)”，在目的數(shù)據(jù)庫SQL Server中應(yīng)該是“UPDATE報價set物碼=substring(物碼，8，3)”，在目的數(shù)據(jù)庫ACCESS中應(yīng)該是“UPDATE報價set物碼=mid(物碼，8，3)”。這些轉(zhuǎn)換影響了系統(tǒng)的跨平臺性。
　　(3)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫文件的設(shè)計
　　結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫文件就是指類似ACCESS、EXCEL、DBF和TXT等的數(shù)據(jù)庫文件。這些基于文件管理的數(shù)據(jù)庫可以作為數(shù)據(jù)交換的媒介。在源數(shù)據(jù)庫端，將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)插入到中間數(shù)據(jù)庫文件中。在目的數(shù)據(jù)庫端將這些中間數(shù)據(jù)庫文件的數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫中。
在這類文件中，需要保證源數(shù)據(jù)庫、中間數(shù)據(jù)庫和目的數(shù)據(jù)庫中表的結(jié)構(gòu)相同。這樣導入和導出程序就可以直接查詢，然后插入即可。
　　這種方法編寫程序簡單，但也存在跨平臺的問題，存在像XML那樣的可能會出現(xiàn)重復記錄的問題。用戶可以根據(jù)自己的實際情況，選擇不同的中間數(shù)據(jù)文件。
2.3 Compressed File Layer的設(shè)計與實現(xiàn)
　　在源數(shù)據(jù)庫端對導出的文件進行壓縮，在目的數(shù)據(jù)庫端對接收到的數(shù)據(jù)文件進行解壓，以便減小文件的大小，提高傳輸?shù)乃俣取?br /> 　　可以在編程語言中調(diào)用一些常用壓縮文件，如Winzip。以下是在ASP(Active Server Pages)編程語言中調(diào)用Winzip的示例。
　　Set WshShell=server.CreateObject(″Wscript.Shell″)
　　path=Server.MapPath(″\″)
　　IsSuccess=WshShell.Run(path&″\wzzip.exe ″& path&″\import.zip″&path &″\dbf_downld\*.*″，1，true)
　　如果交換的數(shù)據(jù)文件都較小，則可以不對數(shù)據(jù)文件進行壓縮和解壓。
2.4 Email Layer的設(shè)計
　　發(fā)送端在這一層完成Email的封裝工作，接收端完成郵件的拆分工作。一個Email主要包括標題(Subject)、正文(Body)和附件(Attachment)等。其中在Attachment中加入壓縮文件，在Body中加入相關(guān)的備注信息，在Subject中加入特定的標識（以便系統(tǒng)能自動識別是否為需要傳輸?shù)奈募?，避免其他垃圾郵件）。例如，在標題中用“EDC：”開始，這樣在接收到郵件后，就要首先判斷標題是否是以“EDC：”開始，如果是則為合法郵件，否則就不是。目的數(shù)據(jù)庫端主要流程如圖2所示。

2.5 Email Server Layer的設(shè)計與實現(xiàn)
　　發(fā)送端在這一層用SMTP協(xié)議完成Email的發(fā)送工作，接收端用POP3協(xié)議完成郵件的接收工作。在系統(tǒng)中，可以使用Socket編程完成郵件的發(fā)送和接收。但是，這種方法編寫程序比較復雜，本文不予討論。也可以使用一些第三方組件來完成郵件的發(fā)送和接收。例如：W3 Jmail可以滿足該模型的要求。以下是用該組件在VB中實現(xiàn)郵件的發(fā)送和接收。
　　//發(fā)送郵件
　　Dim msg As New jmail.Message
　　msg.MailServerUserName=txtUsername
　　msg.MailServerPassWord=txtPassword
　　msg.From=txtFromEmailAddress
　　msg.AddRecipient txtToEmailAddress
　　For i=0 To lstAttachments.ListCount - 1
　　　  lstAttachments.ListIndex=i
　　　  msg.AddAttachment(lstAttachments.Text)
　　Next i
　　msg.Subject=txtEmailSubject
　　msg.Body=txtEmailBodyOfMessage
　　msg.Send(txtEmailServer)
　　//接收郵件
　　Dim pop3 As New jmail.pop3
　　pop3.Connect txtUsername，txtPassword，txtEmailserver
　　For i=1 To pop3.Count
　　　  Set msg=pop3.Messages.Item(i)
　　　  Print msg.Body
　　　  Print msg.Subject
　　　  pop3.DeleteSingleMessage(i)
　　Next
3  基于Email的數(shù)據(jù)交換實例
　　該實例可以解決本文開頭提出的勝利油田物資供應(yīng)處價格管理科的供應(yīng)商報價問題。其系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　系統(tǒng)分別在油田的Intranet和外部Internet上設(shè)立2個Web服務(wù)器，分別供油田內(nèi)部企業(yè)和全國各地其他企業(yè)上報產(chǎn)品價格。Internet網(wǎng)上的用戶在報完價格后，在本地保存，同時用戶可以點擊上報，將數(shù)據(jù)文件導出、壓縮、封裝郵件、發(fā)送郵件；局域網(wǎng)內(nèi)的Web服務(wù)器定時到Email服務(wù)器(該Email服務(wù)器在Intranet和Internet上都可以訪問)上收取郵件、解壓、導入數(shù)據(jù)。最終在Intranet上的數(shù)據(jù)是完整的數(shù)據(jù)，供應(yīng)處的領(lǐng)導可以隨時進行查詢，對各個廠家的報價、同一廠家各個時間的報價等進行比較。
　　這樣，該系統(tǒng)就可以穿過油田局域網(wǎng)和外部Internet的HTTP、FTP等協(xié)議的防火墻，通過SMTP和POP3協(xié)議完成數(shù)據(jù)的匯總，極大地方便了用戶的使用。
4  結(jié)束語
　　基于Email的數(shù)據(jù)交換模型是使用SMTP協(xié)議和POP3協(xié)議，完成不同數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的交換。該模型可以跨越除SMTP/POP3之外的防火墻，具有平臺獨立性，可以在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，適應(yīng)惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換模型無法或者很難完成的工作。該模型具有非常廣的應(yīng)用和推廣價值。
參考文獻
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