1、校园网一卡通系统的研究与实现1第 1章 绪论1.1 开发背景随着计算机和网络技术的迅速发展，人类社会进入了信息时代，在信息社会和知识经济时代， “数字化校园”已经成为高校进行信息化建设的热点，是校园管理达到现代化标准的重要标志。而“校园网一卡通系统”是“数字化校园”的重要组成部分，是数字化校园的基础工程。校园网一卡通系统的实施，一方面能够整合校园内各信息管理系统；另一方面为数字化校园提供了一个安全可靠的数据平台。校园网一卡通系统就是使用先进的非接触 IC 卡技术以及网络通讯技术，针对学校的综合管理（特别是学生的日常生活方面）而开发设计的。它以非接触 IC 卡作为载体，利用计算机网络以及数据库等
2、技术，使 IC 卡具有身份识别和电子钱包的功能，可替代校园日常生活所需各种证件和现金交易，达到证件、考勤、消费、娱乐、餐饮等收费的全电子化和智能化。结束了传统校园生活中证件、卡片和票据满天飞的情况，将多种管理系统集成为一体，以一卡通的形式进行诸如签到考勤、身份证明、借阅图书、校园消费等多种活动，使用方便快捷，安全可靠，做到“一卡在手，走遍校园” 。1.2 理论与实际意义随着人类社会的进步与发展，当今的社会已经进入了信息化的社会，建立先进的信息系统是高校现代化的必由之路，而信息安全技术、智能卡技术的推广与运用，则是高校信息化程度的重要标志。近年来，高等学校经历了一系列的调整和改革，如扩招、院系合
3、并等。对此，学校迫切感觉到管理与服务的手段落后，难以适应变化。事实上，高校在组织、协调、监督、指导各部门的工作中，各类事务越来越复杂，信息量越来越大，涉及的部门越来越多，庞大的数据信息等待分析、处理和存储，繁琐的事务需要简化和提速，如果仍沿用以前的手工操作或人工管理的方式，管理部门将很难有时间集中精力处理一些高层次问题，这无疑不能适应目前的形势需要。在这些问题中，有一个突出的、基础性的问题急待解决，即校园管理身份认别以及校园货币电子化的问题，这是涉及校园管理方方面面的重大课题。由此，基于智能卡技术的“校园一卡通”系统应运而生。在当前高校信息化建设的进程中，一卡通系统得到了高度的重视和迅速的推广
4、，成为今后校园信息化建设的重要内容和必然趋势。“校园网一卡通系统”的主要的思想是，即通过建设规范的、安全的、可扩展的校园管理系统，实现校园管理信息化、智能化、自助化。其基本的建设过程是，校园网一卡通系统的研究与实现2先解决校园货币的电子化问题，然后根据教育行业信息系统建设的标准及校园卡的规范，将信息化的应用与服务全面推广到校园管理的各个方面。对于校园货币电子化而言，其目标是：凡有现金、票证或需要身份识别的场合，均用一张智能卡来完成。该卡可供持卡人用于校园内部处理杂务，购买食品、饮料、书本，借阅图书，查资料，报到注册、交纳费用等。持卡人只需开设帐户并存入金额，即可启用其电子钱包功能；卡可反复充值
5、。对教育行业的核心应用而言，校园卡是符合教育部教育管理信息中心校园卡标准化规范，卡中写入了与持卡人有关的信息，如身份信息、学习成绩信息，同时由教育部、学校分级进行签名，即学生信息证书，以安全的、统一的实现各类校园管理与应用功能，并且卡中信息可在全社会共享和认证。本系统所使用的开发语言是 JSP，数据库用的是 MySQL，服务器是 Tomcat，集成开发环境(IDE)是 Myeclipse7.5，它是功能丰富的 JavaEE 集成开发环境，包括了完备的编码、调试、测试和发布功能，完整支持 HTML, Struts, JSF, CSS, Javascript, SQL,Hibernate。1.3
6、主要研究内容数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式。建数据库及其应用系统，使之能够有效的存储数据，满足各种用户的应用需求(信息要求和处理要求)。这个问题是数据库应用领域的主要研究课题。从使用者角度看，信息系统是提供信息、辅助人们对环境进行控制和进行决策的系统。数据库是信息系统的核心和基础。它把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的功能，使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。一个信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合，关键在数据库。因此只有对数据库进行合理的逻辑设计和有效的物理设计才能开发出完善而高效的信息系统。数
7、据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。1.4 设计目标校园一卡通是以 IC 卡为信息载体，适用于校园消费和管理的网络系统。 IC 卡取代了学校管理和生活中所使用的各种个人证件和现金支付手段，在一张小小的 IC卡上实现生活消费、学籍管理、身份认证、网上交费等多种功能。校园 IC 卡与银行联网，可以在校内外银行网点和指定商户圈存、圈提、取现、消费，真正做到一卡通用。校园 IC 卡的推广使用将极大方便学生、教工的生活，减轻携带各种证件的烦恼，并与学校其他信息基础设施相配合，促进校园信息化管理水平的提高。该系统可在校园网一卡通系统的研究与实现3校园内实现对教师学生的考勤、消费、教学、图书管理等日
8、常行为方面进行一系列自动化集成管理，完成对学校资源的有效整合，使学校的管理提升到一个新的水平。1.5 校园网一卡通系统特点1. 系统应用特点校园网一卡通应用中，IC 卡主要用于身份识别、消费和记录特征信息。IC 卡作为学生和教工在校内的证件，应用于教学、日常生活及其管理等方面，以实现个人基本信息的识别与管理及相应收费，实行一卡多用，一卡通用。全校分学生和教工两部分，建立校园卡的统一发行管理机制，并通过推进校园卡应用工程，逐步完善全校统一的基本数据管理系统，确保校园卡安全、有效的使用。校园卡实行校内自主管理，丢卡者挂失后可以迅速补发新卡，方便持卡人，并有利于学校的管理。利用校园网络，建立一个校园
9、 IC 卡系统的网络运行环境，实现校园卡基本数据的网络传送，特别是卡挂失的黑名单能够实时、有效地下载，最大限度地保护持卡人的利益，保证校园卡系统的安全运行。校园卡应用系统能够与各应用单位原有的管理系统相兼容，并提供良好的信息接口，只要进行少量的修改工作，即能并行运行。2. 先进性充分考虑信息化社会迅猛发展的趋势，在技术上设计超前，所采用的技术和设备能保证校园一卡通管理系统建成先进的、现代化的管理系统。3. 实用性校园一卡通系统充分强调了系统的实用性，各个应用子系统都是从实际应用中出发开发，符合各应用点的实际操作情况，应用流程情况，是以用户为中心的一卡通应用系统。4. 安全性及可靠性1) 系统的
10、安全性系统具有安全性，包括网络系统、主机系统、数据存取系统、数据传输系统的安全性，数据备份和灾难恢复的可靠性。为保证系统软件、应用软件及数据安全，系统严格选用操作系统平台，开发平台，设计防病毒功能，保护系统数据，并建立备份系统，定期自动进行全量及增量备份。在系统中采用射频证卡作为身份识别，并在关键信息的处理，传输中采用加密处理，防止信息被未授权访问，确保系统的安全性。本系统开发平台为：MyEclipse。数据库为：MySQL 数据库，服务器为：校园网一卡通系统的研究与实现4Tomcat。2) 网络运行的可靠性可靠性包括网络运行的可靠性、各硬件设备的可靠性、所运行软件的可靠性，并在系统中加入掉电
11、保护，数据备份等手段来保证系统的正常，长期的运行。本系统采用实时非实时相结合的网络架构，系统管理中心有中心数据库，各子系统又具有本地库，各本地库与中心通过校园网实现数据互传，使各应用子系统依赖校园网，又可脱离校园网单独运行，这样增加了运行的安全可靠性。消费终端都有自备电池，能在断电的情况下工作，消费终端有存储功能可保存一定的消费记录。3) 异常处理在系统的设计中充分考虑到可能出现的各种异常情况，如断电，网络线路故障，交易流量超载等。在系统中提出各种异常情况的处理办法。如配备延时电源以防止断电的发生，门轧机有手动落杆功能防止系统故障，一但故障发生能及时放行，不影响学生进出；5. 经济性在系统的设
12、计过程中，充分考虑到经济方面的因素。一是要考虑采用主机、网络设备等的性能价格比，尤其在网络设计中，采用不同的方案，可以达到同样的效果，而投资却大不相同，所以要选择性能价格比最优的方案。二是考虑系统的运行和维护费用，保证系统的实施和维护，拥有丰富的维护经验和快速的响应速度。6. 可扩充性所谓可扩充性，是指根据实际的要求，系统可被方便地裁减和灵活的扩展，使系统能适应变化和新情况。本软件设计采用模块化程序设计方法，便于以后的修改及扩充。系统硬件的连接采用标准化接口，便于和其它系统的连接。7. 总体应用结构各消费点通过校园主干网和中心服务器联结，通过校园主干网与中心进行数据交换，主干网的安全是整个校园
13、一卡通系统运行的安全保证。为了确保系统安全，设计上采用了中心服务器与各消费点服务器之间的非实时性及实时性相结合原则，即：主干网通可进行数据交换，便于数据统计，主干网不通各消费点服务器可承担各消费系统运行任务，保证各消费系统正常运行。校园网一卡通系统的研究与实现5第 2章 系统开发工具及技术2.1 系统开发工具本系统采用 JSP 为主要开发语言，开发工具使用了 MyEclipse 和Dreamweaver，服务器使用了 Tomcat,后台数据库用 MySQL，在 Windows XP 操作系统下开发。既考虑了系统的需求，又兼顾了运行的效率，以及今后系统的功能拓展等。具有运行效率高、开发周期短、扩
14、展能力强、技术规范等特点。2.1.1 MyEclipse简介MyEclipse 企业级工作平台(MyEclipse Enterprise Workbench，简称MyEclipse)是对 Eclipse IDE 的扩展，利用它可以在数据库和 JavaEE 的开发、发布，以及应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率。它是功能丰富的 JavaEE 集成开发环境，包括了完备的编码、调试、测试和发布功能，完整支持HTML,Struts,JSF,CSS,Javascript,SQL,Hibernate。在结构上，MyEclipse 的特征可以被分为 7 类：1. JavaEE 模型2. WEB 开发工
15、具3. EJB 开发工具4. 应用程序服务器的连接器5. JavaEE 项目部署服务6. 数据库服务7. MyEclipse 整合帮助对于以上每一种功能上的类别，在 Eclipse 中都有相应的功能部件，并通过一系列的插件来实现它们。MyEclipse 结构上的这种模块化，可以在不影响其他模块的情况下，对任一模块进行单独的扩展和升级。简单而言，MyEclipse 是 Eclipse的插件，也是一款功能强大的 JavaEE 集成开发环境，支持代码编写、配置、测试以及除错，MyEclipse6.0 以前版本需先安装 Eclipse。MyEclipse6.0 以后版本安装时不需安装 Eclipse。
16、2.1.2 MySQL简介MySQL 是一个小型关系型数据库管理系统，开发者为瑞典 MySQLAB 公司。MySQL被广泛地应用在 Internet 上的中小型网站中。由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了 MySQL 作为网站数据库。1.MySQL 的特性：(1) 使用 C 和 C+编写，并使用了多种编译器进行测试，保证源代码的可移植校园网一卡通系统的研究与实现6性。(2) 支持 AIX、FreeBSD、HP-UX、Linux、MacOS、Novell、Netware、OpenBSD、OS/2 Wrap、Solaris、W
17、indows等多种操作系统。(3) 为多种编程语言提供了 API。这些编程语言包括C、C+、Python、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby 和 Tcl 等。(4) 支持多线程，充分利用 CPU 资源。(5) 优化的 SQL 查询算法，有效地提高查询速度。(6) 既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够作为一个库而嵌入到其他的软件中提供多语言支持，常见的编码如中文的 GB 2312、BIG5，日文的 Shift_JIS 等都可以用作数据表名和数据列名。(7) 提供 TCP/IP、ODBC 和 JDBC 等多种数据库连接途径。(8) 提供用于管理、检查、优
18、化数据库操作的管理工具。(9) 可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。2. MySQL 的应用：与其他的大型数据库例如 Oracle、DB2、SQL Server 等相比，MySQL 自有它的不足之处，如规模小、功能有限（MySQL Cluster 的功能和效率都相对比较差）等，但是这丝毫也没有减少它受欢迎的程度。对于一般的个人使用者和中小型企业来说，MySQL 提供的功能已经绰绰有余，而且由于 MySQL 是开放源码软件，因此可以大大降低总体拥有成本。目前 Internet 上流行的网站构架方式是 LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP） ，即使用 Linux 作为操作系统，
19、Apache 作为 Web 服务器，MySQL 作为数据库，PHP 作为服务器端脚本解释器。由于这四个软件都是自由或开放源码软件（FLOSS)，因此使用这种方式不用花一分钱就可以建立起一个稳定、免费的网站系统。3. MySQL 管理可以使用命令行工具管理 MySQL 数据库（命令 mysql 和 mysqladmin)，也可以从 MySQL 的网站下载图形管理工具 MySQL Administrator 和 MySQL Query Browser。phpMyAdmin 是由 php 写成的 MySQL 资料库系统管理程式，让管理者可用 Web 界面管理 MySQL 资料库。phpMyBacku
20、pPro 也是由 PHP 写成的，可以透过 Web 介面创建和管理数据库。它可以创建伪 cronjobs，可以用来自动在某个时间或周期备份 MySQL 数据库。另外，还有其他的 GUI 管理工具，例如早先的 mysql-front 以及 emsmysql manager,navicat 等等。校园网一卡通系统的研究与实现72.1.3 Tomcat简介Tomcat 是 Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）的 Jakarta 项目中的一个核心项目，由 Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了 Sun 的参与和支持，最新的 Serv
21、let 和 JSP 规范总是能在 Tomcat 中得到体现，Tomcat 5 支持最新的 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 规范。因为 Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受 Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的 Web 应用服务器，目前最新版本是 6.0。Tomcat 很受广大程序员的喜欢，因为它运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的 Tomcat 标志改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入新的功能。Tomcat 是一个小型的轻量级应用服务器，在中小型系
22、统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JSP 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利用它响应对 HTML 页面的访问请求。实际上 Tomcat 部分是 Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行 tomcat 时，它实际上作为一个与 Apache 独立的进程单独运行的。这里的诀窍是，当配置正确时，Apache 为 HTML 页面服务，而 Tomcat 实际上运行 JSP 页面和Servlet。另外，Tomcat 和 IIS、Apache 等 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，另外它还是
23、一个 Servlet 和 JSP 容器，独立的 Servlet 容器是 Tomcat 的默认模式。不过，Tomcat 处理静态 HTML 的能力不如 Apache 服务器。2.2 构建 JSP的运行环境JSP 的运行环境包括两部分，分别为 JDK 开发工具和 JSP 服务器。JDK 开发工具负责编译和解释 Java 文件，而 JSP 服务器负责将 JSP 文件转换为 Java 文件、提供事物和安全方面的帮助。JSP 的服务器有很多类型，如 Tomcat、Resin、JBoss、和WebLogic 等。本系统使用的是 Tomcat 服务器。Tomcat 是 Jakara 项目中的一个重要的字项目
24、，又是 Sun 公司官方推荐的 Servlet 和 JSP 容器，也比较适合初学者。JDK（Java Development Kit，Java 开发工具包）是一种用于构建在 Java 平台上发布的应用程序、Applet 和组件的开发环境。2.2.1 JDK的安装和配置可以从 Sun 公司的官方网站 http:/ 上下载最新版本的 JDK，下载完成后找到下载的 JDK 文件 jdk-6u7-windows-i586-p.exe,就可以安装了。安装完成后需要进行一些配置，具体的配置步骤如下：(1) 在桌面上，右击我的电脑图标，从弹出的快捷方式中选择属性，将弹出属性对话框。校园网一卡通系统的研究与实
25、现8(2) 在系统属性对话框中选择高级选项卡。在该选项卡中，单击环境变量按钮，将弹出环境变量对话框。(3) 在环境变量对话框的系统变量中，选中变量 path，然后编辑，在弹出的编辑系统变量对话框中加入 JDK bin 目录所在的路径。这样就完成了 JDK 在 xp 操作系统下的安装和配置。为了检测 JDK 是否安装成功，打开命令提示符窗口，输入 javac，如出现如图 2.1 所示，则 JDK 安装成功。图 2.1 jdk 测试界面2.2.2 Tomcat的安装和配置从网上下载 Tomcat 直接解压就可以了，然后进行配置，配置步骤如同配置 JDK步骤，新建一个系统变量，变量名为 JAVA_H
26、OME，变量值为 JDK 目录所在路径。完成后启动 Tomcat 服务器，在 IE 地址栏中输入 http:/localhost:8080/，单击转到按钮，如果显示如图 2.2 所示，则说明 Tomcat 安装配置成功。校园网一卡通系统的研究与实现9图 2.2 Tomcat 测试界面2.3 构建 JSP 的开发环境.2.3.1 MyEclipse的安装和配置1. 双击 MyEclipse7.5 的安装文件后进行安装，安装过程如下：先单击“next”按钮再接受协议，再单击“next”按钮，选择好 MyEclipse 的安装目录之后，再单击“next”按钮,选择 MyEclipse 之后，继续单击
27、“next”按钮,再“next”-“install”-“next”-“done”。到此完成 myEclipse 的安装了。2. 选择 MyEclipse 菜单，Window-Preference，打开 Preference 对话框，找到菜单树中 MyEclipse-Application Servers-Tomcat 6.x。选中 Tomcat 6.x项，在对话框中，选中 Enable 单选按钮，然后点击 Tomcat Home Directory 输入框后的 Browse 按钮，选择 Tomcat 的安装根目录，这里是 D:SOFTapache-tomcat-6.0.26，其它的框会自动填充
28、。点击 Apply 按钮。3. 选中 Tomcat 6.x 中的 JDK 一项，这里要特别注意，默认的是 JRE 的运行环境，这里要设定成 JDK 的，否则，MyEclipse 无法正常部属 Web 应用，也无法正常运行 Tomcat 服务器。4. 单击 Add 按钮，JRE Name 中写入 jdk1.6.0_02，然后在 Browse 选择框中选择 JDK 的根目录，这里是 C:Program FilesJavajdk1.6.0_02，其他的默认，点击 OK 按钮。在 Tomcat JDK Name 中选择刚才创建的那个，就是 jdk1.6.0_02。单击Apply 按钮。5. 最后可以单
29、击 preference 对话框的 OK 按钮了，完成 MyEclipse 的配置2.3.2 MySQL的安装和配置MySQL 是一个真正的多用户、多线程 SQL 数据库服务器，它是一个客户机/服务校园网一卡通系统的研究与实现10器结构的实现。MySQL 是现在流行的关系数据库中其中的一种，相比其它的数据库管理系统（DBMS）来说，MySQL 具有小巧、功能齐全、查询迅捷等优点。MySQL 主要目标是快速、健壮和易用。关键的是它是免费的，可以在 Internet 上免费下载到，并可免费使用。MySQL 对于一般中小型，甚至大型应用都能够胜任。MySQL 的官方网站是：http:/。MySQL
30、的安装过程如下：1. 双击 MySQL 的安装文件，出现安装界面，点击 next。2. 其余的选择默认就行，一直点击 next，出现 MySQL 的配置界面，点击Finish。3. 点击 Finish 后，直到出现语言选择界面，选择 gbk。4. 继续点击 next，出现输入密码界面，输入 root 用户的密码。5. 继续点击 next，直到出现 finish 界面后安装完成。6. 进入 MySQL 后，输入 set names gbk;设置编码为 gbk，再输入 status;后如出现如图 2.6 所示，则说明配置成功。图 2.3 MySQL 测试界面 2.4 JSP技术的简介JSP(Java Server Pages)是由 Sun Microsystems 公司倡导、许多公司参与一起建立的一种动态网页技术标准。JSP 技术有点类似 ASP 技术，它是在传统的网页HTML 文件(*.htm,*.html)中插入 Java 程序段(Scriptlet)和 JSP 标记(tag)，从而形成 JSP 文件(*.jsp)。用 JSP 开发的 Web 应用是跨平台的，既能在 Linux 下运行，也能在其他操作系统上运行。JSP 技术使用 Java 编程语言编写类 XML 的 tags 和 scriptlets，来封装产生动
