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框架基礎上，重點對EMIF框架中的區(qū)域集成服務器" title="區(qū)域集成服務器">區(qū)域集成服務器（ZIS）的功能需求和結構模型做了深入的研究，設計并實現(xiàn)了滿足教育管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范的區(qū)域集成服務器，從而實現(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。
關鍵詞:?教育管理信息；區(qū)域集成服務器；代理；教育管理信息系統(tǒng)互操作
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隨著計算機技術和通信技術的快速發(fā)展，教育信息化建設與應用也越來越廣泛和深入。很多高校和各級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)平臺的差異使得各系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一的標準，其兼容性、規(guī)范性和互操作性都較差，導致學校內部各部門之間、學校與上級主管部門之間的信息資源很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享，從而形成一個個“信息孤島”。這顯然和網(wǎng)絡“共享”的潮流格格不入，以至于學校在信息資源利用方面，存在低水平徘徊，使學校與上級管理部門之間的數(shù)據(jù)交換困難且耗時，從而嚴重影響到學校和教育管理部門的決策。因此，制定一套能夠實現(xiàn)與網(wǎng)絡無關，有著統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)共享和交換機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，全國信息技術標準化技術委員會教育技術分技術委員會制定了《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簡介
針對教育管理信息系統(tǒng)互操作問題，國外已經有很多科研機構、大學和公司從不同層面對此進行了深入的研究和實踐。其中SIF(School Interoperability Framework)是由美國一些企業(yè)組織發(fā)起制定的中小學學校管理信息系統(tǒng)互操作框架。在借鑒美國SIF思想的基礎上，全國信息技術標準化技術委員會教育技術分技術委員會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，通過對框架及其組件的描述，展現(xiàn)了一個由多個教育管理信息系統(tǒng)組成的開放型網(wǎng)絡，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框架內的任意一個系統(tǒng)交換和使用彼此的信息。EMIF框架有兩種不同的架構模式：單區(qū)域架構模型和多區(qū)域架構模型。單區(qū)域的EMIF架構模式如圖1所示。
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單區(qū)域架構模式是由一個或多個應用程序" title="應用程序">應用程序及其代理（Agent）通過一臺區(qū)域集成服務器（ZIS）相連，每個應用程序都與ZIS發(fā)生連接，應用程序之間并不直接通信，而是通過ZIS進行信息的轉發(fā)。ZIS是一個信息流控制中心，也是代理之間進行通信的中介。它主要負責把報文交給指定的組件，或根據(jù)需要向某個組件索取報文。組件可以是本區(qū)域的Agent，也可以是另一個區(qū)域的ZIS。而Agent則是應用程序的延伸，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報文，或者把接收到的XML報文解釋成EMIS可以理解的格式。
多區(qū)域架構模式則是由多個單區(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)域架構相同，用于完成學校與學校之間，學校與上級主管部門之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換。
EMIF規(guī)范由體系結構、報文規(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報文規(guī)范的基礎，對教育管理信息系統(tǒng)導出的數(shù)據(jù)模式進行了規(guī)定。報文規(guī)范建立在數(shù)據(jù)規(guī)范基礎之上，通過報文將數(shù)據(jù)包裝起來。體系結構則描述了構成整個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現(xiàn)模式。EMIF框架的最終建立必須以框架內各組件對報文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范的遵守為前提。
為了實現(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：一個是“請求與應答模式”，另一個是“發(fā)布與預約模式”。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)出請求報文，ZIS根據(jù)存取控制列表查找數(shù)據(jù)的提供者（學生管理信息系統(tǒng)），并將請求報文轉發(fā)給數(shù)據(jù)提供者。當數(shù)據(jù)提供者向ZIS發(fā)回相應的應答報文后，ZIS再將其返回給數(shù)據(jù)的請求者。這樣的數(shù)據(jù)傳遞模式為“請求應答模式”。而“發(fā)布與預約模式”則是一個系統(tǒng)（圖書管理信息系統(tǒng)）向ZIS發(fā)出“預約”報文，預約某數(shù)據(jù)的更新，當被預約數(shù)據(jù)對象在系統(tǒng)（學生管理信息系統(tǒng)）數(shù)據(jù)發(fā)生更新時，該系統(tǒng)向ZIS發(fā)布“事件”報文，ZIS迅速將事件報文根據(jù)存取控制列表發(fā)送給數(shù)據(jù)的預約者，從而實現(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之間交流的報文。XML作為一種與平臺無關、與應用程序無關的數(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，以避免報文的丟失。為了提高通信的安全性，EMIF提供了可靠的安全機制。
2 基于EMIF的ZIS設計與實現(xiàn)
EMIF規(guī)范對ZIS的功能進行了定義：ZIS的功能主要是與Agent或其他ZIS之間建立連接，接收Agent或ZIS傳輸過來的報文，進行處理，根據(jù)報文處理結果的不同轉發(fā)或回復報文。ZIS對報文處理的過程為：當ZIS接收到報文時，首先對報文進行預處理，預處理包括身份驗證和有效性驗證，如果報文是符合EMIF規(guī)范的有效報文，則根據(jù)報文類型的不同進行相應的處理。根據(jù)EMIF規(guī)范的要求，ZIS應該具備的功能如圖2所示。
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(1)系統(tǒng)配置與維護：主要確定可以與當前ZIS建立連接的Agent或ZIS的配置信息，定義每個Agent可以對數(shù)據(jù)對象的存取控制權限，包括數(shù)據(jù)對象的提供、預約、請求和應答等。另外，系統(tǒng)配置與管理還將對數(shù)據(jù)對象的提供者、預約者的信息進行管理。
(2)連接管理：對每個代理（Agent）提供連接管理，并對Agent的每個請求進行身份驗證，連接管理將維護每個連接的狀態(tài)。
(3)報文處理：首先對收到的報文進行預處理，包括合法性驗證和報文有效性檢查，根據(jù)報文的類型不同進行相應的處理，并向Agent發(fā)送應答報文。
(4)報文轉發(fā)：將接收到的請求報文、事件報文和應答報文存儲到報文隊列當中，然后發(fā)送給相應的代理（Agent）。
(5)報文隊列管理：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必須建立報文隊列管理機制及報文超時失效機制。
根據(jù)上述功能需求，ZIS的功能結構模型如圖3所示。
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由于SQL Server2000、Visual C#..NET和ASP.NET對XML都有很好的支持,本文利用Mircorsoft Visual Studo.Net 2003實現(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)范中的各種報文，實現(xiàn)ZIS與Agent以及不同ZIS之間的數(shù)據(jù)和信息交換。
EMIF規(guī)范的提出對于解決不同教育管理信息系統(tǒng)之間的互操作問題，實現(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框架的基礎上，明確了基于EMIF的ZIS的功能需求，設計并實現(xiàn)了ZIS的基本功能。但在設計過程中沒有涉及到報文加密的問題，需要進一步完善和提高系統(tǒng)的安全性。
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