摘?要:?教育管理信息系統(tǒng)" title="管理信息系統(tǒng)">管理信息系統(tǒng)互操作" title="互操作">互操作規(guī)范（EMIF）旨在解決不同教育管理信息系統(tǒng)之間的信息資源共享和交換問題。在分析EMIF框架基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)EMIF框架中的區(qū)域集成服務(wù)器" title="區(qū)域集成服務(wù)器">區(qū)域集成服務(wù)器（ZIS）的功能需求和結(jié)構(gòu)模型做了深入的研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了滿足教育管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范的區(qū)域集成服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了不同教育管理信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換" title="數(shù)據(jù)交換">數(shù)據(jù)交換。
關(guān)鍵詞:?教育管理信息；區(qū)域集成服務(wù)器；代理；教育管理信息系統(tǒng)互操作
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，教育信息化建設(shè)與應(yīng)用也越來越廣泛和深入。很多高校和各級(jí)教育管理部門都紛紛建立了自己的教育管理信息系統(tǒng)(EMIS)以滿足日常業(yè)務(wù)管理的需要，提高工作效率和決策水平。但這些系統(tǒng)往往由于開發(fā)商的不同，開發(fā)平臺(tái)的差異使得各系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其兼容性、規(guī)范性和互操作性都較差，導(dǎo)致學(xué)校內(nèi)部各部門之間、學(xué)校與上級(jí)主管部門之間的信息資源很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享，從而形成一個(gè)個(gè)“信息孤島”。這顯然和網(wǎng)絡(luò)“共享”的潮流格格不入，以至于學(xué)校在信息資源利用方面，存在低水平徘徊，使學(xué)校與上級(jí)管理部門之間的數(shù)據(jù)交換困難且耗時(shí)，從而嚴(yán)重影響到學(xué)校和教育管理部門的決策。因此，制定一套能夠?qū)崿F(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，有著統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)共享和交換機(jī)制的教育管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范是十分必要的。為此，全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)教育技術(shù)分技術(shù)委員會(huì)制定了《教育管理信息系統(tǒng)互操作框架》（Education Management Information System Interoperability Framework），并于2002年10月發(fā)布了征求意見稿，以期解決上述問題。
1 EMIF簡(jiǎn)介
針對(duì)教育管理信息系統(tǒng)互操作問題，國外已經(jīng)有很多科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)和公司從不同層面對(duì)此進(jìn)行了深入的研究和實(shí)踐。其中SIF(School Interoperability Framework)是由美國一些企業(yè)組織發(fā)起制定的中小學(xué)學(xué)校管理信息系統(tǒng)互操作框架。在借鑒美國SIF思想的基礎(chǔ)上，全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)教育技術(shù)分技術(shù)委員會(huì)制定了我國教育管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范EMIF(Education Management Interoperability Framework)。該規(guī)范提出了教育管理信息系統(tǒng)互操作的概念，通過對(duì)框架及其組件的描述，展現(xiàn)了一個(gè)由多個(gè)教育管理信息系統(tǒng)組成的開放型網(wǎng)絡(luò)，任何符合規(guī)范的教育管理信息系統(tǒng)都可以成為EMIF框架的一部分，并與EMI框架內(nèi)的任意一個(gè)系統(tǒng)交換和使用彼此的信息。EMIF框架有兩種不同的架構(gòu)模式：?jiǎn)螀^(qū)域架構(gòu)模型和多區(qū)域架構(gòu)模型。單區(qū)域的EMIF架構(gòu)模式如圖1所示。
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單區(qū)域架構(gòu)模式是由一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序及其代理（Agent）通過一臺(tái)區(qū)域集成服務(wù)器（ZIS）相連，每個(gè)應(yīng)用程序都與ZIS發(fā)生連接，應(yīng)用程序之間并不直接通信，而是通過ZIS進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。ZIS是一個(gè)信息流控制中心，也是代理之間進(jìn)行通信的中介。它主要負(fù)責(zé)把報(bào)文交給指定的組件，或根據(jù)需要向某個(gè)組件索取報(bào)文。組件可以是本區(qū)域的Agent，也可以是另一個(gè)區(qū)域的ZIS。而Agent則是應(yīng)用程序的延伸，是EMIS與ZIS的通信接口，Agent的主要作用就是把EMIS的數(shù)據(jù)綁定成符合EMIF規(guī)范的XML報(bào)文，或者把接收到的XML報(bào)文解釋成EMIS可以理解的格式。
多區(qū)域架構(gòu)模式則是由多個(gè)單區(qū)域通過ZIS互聯(lián)而成，其數(shù)據(jù)傳輸控制原理與單區(qū)域架構(gòu)相同，用于完成學(xué)校與學(xué)校之間，學(xué)校與上級(jí)主管部門之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換。
EMIF規(guī)范由體系結(jié)構(gòu)、報(bào)文規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范三部分組成。其中，數(shù)據(jù)規(guī)范是最基本的規(guī)范，它是EMIF報(bào)文規(guī)范的基礎(chǔ)，對(duì)教育管理信息系統(tǒng)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行了規(guī)定。報(bào)文規(guī)范建立在數(shù)據(jù)規(guī)范基礎(chǔ)之上，通過報(bào)文將數(shù)據(jù)包裝起來。體系結(jié)構(gòu)則描述了構(gòu)成整個(gè)互操作框架的各類組件、組件各自的功能以及互操作框架的實(shí)現(xiàn)模式。EMIF框架的最終建立必須以框架內(nèi)各組件對(duì)報(bào)文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范的遵守為前提。
為了實(shí)現(xiàn)組件之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換，EMIF制定了兩種數(shù)據(jù)傳遞模式：一個(gè)是“請(qǐng)求與應(yīng)答模式”，另一個(gè)是“發(fā)布與預(yù)約模式”。例如，想要獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)（圖書管理信息系統(tǒng)）向ZIS發(fā)出請(qǐng)求報(bào)文，ZIS根據(jù)存取控制列表查找數(shù)據(jù)的提供者（學(xué)生管理信息系統(tǒng)），并將請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)提供者。當(dāng)數(shù)據(jù)提供者向ZIS發(fā)回相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文后，ZIS再將其返回給數(shù)據(jù)的請(qǐng)求者。這樣的數(shù)據(jù)傳遞模式為“請(qǐng)求應(yīng)答模式”。而“發(fā)布與預(yù)約模式”則是一個(gè)系統(tǒng)（圖書管理信息系統(tǒng)）向ZIS發(fā)出“預(yù)約”報(bào)文，預(yù)約某數(shù)據(jù)的更新，當(dāng)被預(yù)約數(shù)據(jù)對(duì)象在系統(tǒng)（學(xué)生管理信息系統(tǒng)）數(shù)據(jù)發(fā)生更新時(shí)，該系統(tǒng)向ZIS發(fā)布“事件”報(bào)文，ZIS迅速將事件報(bào)文根據(jù)存取控制列表發(fā)送給數(shù)據(jù)的預(yù)約者，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速更新。
為了保證互操作性，EMIF定義了一組用于代理程序和ZIS之間交流的報(bào)文。XML作為一種與平臺(tái)無關(guān)、與應(yīng)用程序無關(guān)的數(shù)據(jù)交換格式成了EMIF數(shù)據(jù)交換的理想格式。另外，為了確保系統(tǒng)的可伸縮性和可靠性，EMIF要求數(shù)據(jù)交換采用異步通信方式，以避免報(bào)文的丟失。為了提高通信的安全性，EMIF提供了可靠的安全機(jī)制。
2 基于EMIF的ZIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
EMIF規(guī)范對(duì)ZIS的功能進(jìn)行了定義：ZIS的功能主要是與Agent或其他ZIS之間建立連接，接收Agent或ZIS傳輸過來的報(bào)文，進(jìn)行處理，根據(jù)報(bào)文處理結(jié)果的不同轉(zhuǎn)發(fā)或回復(fù)報(bào)文。ZIS對(duì)報(bào)文處理的過程為：當(dāng)ZIS接收到報(bào)文時(shí)，首先對(duì)報(bào)文進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括身份驗(yàn)證和有效性驗(yàn)證，如果報(bào)文是符合EMIF規(guī)范的有效報(bào)文，則根據(jù)報(bào)文類型的不同進(jìn)行相應(yīng)的處理。根據(jù)EMIF規(guī)范的要求，ZIS應(yīng)該具備的功能如圖2所示。
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(1)系統(tǒng)配置與維護(hù)：主要確定可以與當(dāng)前ZIS建立連接的Agent或ZIS的配置信息，定義每個(gè)Agent可以對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的存取控制權(quán)限，包括數(shù)據(jù)對(duì)象的提供、預(yù)約、請(qǐng)求和應(yīng)答等。另外，系統(tǒng)配置與管理還將對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的提供者、預(yù)約者的信息進(jìn)行管理。
(2)連接管理：對(duì)每個(gè)代理（Agent）提供連接管理，并對(duì)Agent的每個(gè)請(qǐng)求進(jìn)行身份驗(yàn)證，連接管理將維護(hù)每個(gè)連接的狀態(tài)。
(3)報(bào)文處理：首先對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行預(yù)處理，包括合法性驗(yàn)證和報(bào)文有效性檢查，根據(jù)報(bào)文的類型不同進(jìn)行相應(yīng)的處理，并向Agent發(fā)送應(yīng)答報(bào)文。
(4)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)：將接收到的請(qǐng)求報(bào)文、事件報(bào)文和應(yīng)答報(bào)文存儲(chǔ)到報(bào)文隊(duì)列當(dāng)中，然后發(fā)送給相應(yīng)的代理（Agent）。
(5)報(bào)文隊(duì)列管理：由于EMIF規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸采用異步傳輸模式，為了確保數(shù)據(jù)的可靠性，防止死鎖現(xiàn)象發(fā)生，ZIS必須建立報(bào)文隊(duì)列管理機(jī)制及報(bào)文超時(shí)失效機(jī)制。
根據(jù)上述功能需求，ZIS的功能結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。
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由于SQL Server2000、Visual C#..NET和ASP.NET對(duì)XML都有很好的支持,本文利用Mircorsoft Visual Studo.Net 2003實(shí)現(xiàn)了EMIF ZIS1.0，ZIS1.0基本完成了EMIF中規(guī)定的ZIS基本功能， 能夠處理EMIF規(guī)范中的各種報(bào)文，實(shí)現(xiàn)ZIS與Agent以及不同ZIS之間的數(shù)據(jù)和信息交換。
EMIF規(guī)范的提出對(duì)于解決不同教育管理信息系統(tǒng)之間的互操作問題，實(shí)現(xiàn)不同EMIS之間的數(shù)據(jù)和信息交流與共享是十分重要的。本文在分析和研究EMIF框架的基礎(chǔ)上，明確了基于EMIF的ZIS的功能需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了ZIS的基本功能。但在設(shè)計(jì)過程中沒有涉及到報(bào)文加密的問題，需要進(jìn)一步完善和提高系統(tǒng)的安全性。
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