專網(wǎng)和現(xiàn)網(wǎng)促進(jìn)校園一卡通建設(shè)

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：葉新恩 劉璀   人氣： 發(fā)表時間：2011年11月07日

    隨著校園信息化建設(shè)的不斷進(jìn)行，校園一卡通作為促進(jìn)校園信息建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，在方便師生員工工作、生活、學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)校財務(wù)管理等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。一卡通應(yīng)用在各大高校中逐漸普及，甚至有些中學(xué)和技校也開始進(jìn)行相應(yīng)的校園一卡通系統(tǒng)建設(shè)。

    總體思路

    校園網(wǎng)的建設(shè)和卡片技術(shù)的日漸成熟，為校園一卡通系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)保障。校園一卡通的應(yīng)用覆蓋學(xué)校綜合消費(fèi)系統(tǒng)(收、繳費(fèi)及各類款項支取，校內(nèi)各類消費(fèi))和信息查詢系統(tǒng)(身份認(rèn)證、門禁、考勤、圖書借閱等)，已成為校園管理信息化發(fā)展的必然趨勢。

    一卡通系統(tǒng)是比較復(fù)雜、龐大的系統(tǒng)，因此其建設(shè)首先要考慮到學(xué)校未來發(fā)展規(guī)劃，所采用的技術(shù)、硬件設(shè)備、安全解決方案等不僅要滿足現(xiàn)有的需求，更應(yīng)該保證在未來若干年能夠進(jìn)行產(chǎn)品的升級或更新?lián)Q代。其次還應(yīng)考慮到為了有效利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源，要在校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的支持下，建設(shè)一個體現(xiàn)先進(jìn)管理手段和服務(wù)質(zhì)量的、具有高應(yīng)用水平的校園一卡通卡應(yīng)用系統(tǒng)。

    卡片的選擇和扇區(qū)功能設(shè)計

    根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，校園卡一般應(yīng)選用具有一定容量的非接觸式射頻卡（如飛利浦Mifare S70智能卡，卡片容量4K byte）。射頻卡在讀寫時處于非接觸操作狀態(tài)，避免了由于接觸不良所造成的讀寫錯誤等誤操作，同時避免了灰塵、油污等外部不良環(huán)境對讀寫卡的影響。它具有以下優(yōu)良性能：（1）操作簡單、快捷。采取無線通迅方式，使用時無方向要求，所以使用起來十分方便。（2）防沖突?？ㄖ写嬗锌焖俜罌_突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此終端可以同時處理多張卡片。（3）卡中有多個分區(qū)，每個分區(qū)都有自己的密碼，所以可以將不同的分區(qū)用于不同的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一卡多用。 

    學(xué)校根據(jù)需求對卡片規(guī)劃進(jìn)行了初步的安排。

    卡片0扇區(qū)：0扇區(qū)存儲卡片序列號、相關(guān)參數(shù)；

    基礎(chǔ)扇區(qū)：一卡通系統(tǒng)正常使用2個扇區(qū)，包括身份信息公共區(qū)（1個扇區(qū)）和金額區(qū)（1個扇區(qū)）；

    備份扇區(qū)：交易流水、余額備份，使用3個扇區(qū)；

    門禁扇區(qū)：存儲門禁系統(tǒng)權(quán)限數(shù)據(jù)，主要指宿舍門鎖的控制信息；

    圖書扇區(qū)：存儲現(xiàn)有圖書管理系統(tǒng)條碼號，讀卡時可直接模擬條碼信息；

    水控扇區(qū)：用于結(jié)算式浴室水控和開水房控制系統(tǒng)；

    預(yù)留扇區(qū)：其他拓展應(yīng)用。

    網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計

    目前校園一卡通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，一般有兩種方式：一是采用單獨(dú)構(gòu)建專網(wǎng)的方式；二是利用現(xiàn)有的校園網(wǎng)絡(luò)。

    一卡通采用專網(wǎng)具有以下優(yōu)勢：

    安全性高：與校園網(wǎng)隔離，易防范各種不安全因素；

    穩(wěn)定性高：一卡通獨(dú)立使用帶寬，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境良好。 

    存在的問題有：

    投資高：所有一卡通相關(guān)地點(diǎn)都需要布設(shè)信息點(diǎn)，隨著一卡通需求的增加，專網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用增加；

    項目周期長：一卡通專網(wǎng)需要大量的前期網(wǎng)絡(luò)布線工作；

    擴(kuò)充應(yīng)用較困難：一卡通的應(yīng)用范圍較廣，分布在校園內(nèi)多個地方，而很多應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)充只需要一個或幾個信息點(diǎn)。

    基于校園網(wǎng)的一卡通系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：

    投資低：無須購置更多的交換設(shè)備，充分利用校園網(wǎng)資源；

    項目周期短：免去了專網(wǎng)設(shè)計、布線等大量工作；

    擴(kuò)充應(yīng)用更加容易：多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)已被校園網(wǎng)覆蓋。

    存在的問題有：

    安全性較差：校園網(wǎng)容易受到內(nèi)外部多種途徑的攻擊，病毒、木馬等不安全因素較多；

    穩(wěn)定性較差：校園網(wǎng)因?yàn)槭褂糜脩糁T多，容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)堵塞或故障； 

    中央財經(jīng)大學(xué)的一卡通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，結(jié)合了以上兩種方式。校園一卡通核心交換機(jī)采用一臺獨(dú)立設(shè)備，與關(guān)鍵應(yīng)用部分（如食堂、澡堂等存在大量數(shù)據(jù)交換的地方）采用專網(wǎng)，保證大量數(shù)據(jù)的及時傳輸。在其他一卡通應(yīng)用的地方（往往只有1~2個信息點(diǎn)，如分布在學(xué)校各個角落的自助機(jī)和供學(xué)生查詢消費(fèi)流水用的服務(wù)器等），通過現(xiàn)有的校園網(wǎng)絡(luò)傳輸。在校園網(wǎng)上進(jìn)行ＶＬＡＮ劃分，劃出一卡通專用虛擬網(wǎng)，在邏輯上與校園網(wǎng)分開，校園網(wǎng)核心交換機(jī)和一卡通核心交換機(jī)之間使用防火墻隔離，通過設(shè)置防火墻規(guī)則來保證一卡通系統(tǒng)的安全性。

    數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的建設(shè)

    一卡通系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)子系統(tǒng)兩大部分。數(shù)據(jù)中心包括后臺服務(wù)器和前置機(jī)。業(yè)務(wù)子系統(tǒng)包括校園涉及到一卡通服務(wù)接入的所有地方，包括消費(fèi)子系統(tǒng)，門禁子系統(tǒng)和圖書借閱接口等。

    1．?dāng)?shù)據(jù)中心

    數(shù)據(jù)中心基于SAN光纖交換機(jī)來組建存儲網(wǎng)絡(luò)，包括中心服務(wù)器、磁盤陣列等。學(xué)校中心服務(wù)器（使用IBM P550小型機(jī)，操作系統(tǒng)為AIX 5L）由2臺服務(wù)器組成雙機(jī)熱備，采用共享的磁盤陣列（IBM DS4700）提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。通過磁帶機(jī)與服務(wù)器相連，一方面可以定期數(shù)據(jù)備份，另一方面可以采用異地備份方式以備災(zāi)難恢復(fù)。

    2．前置機(jī)

    前置機(jī)包括綜合前置機(jī)、轉(zhuǎn)賬前置機(jī)和查詢前置機(jī)等,使用傳統(tǒng)的PC服務(wù)器即可。 

    綜合前置機(jī)負(fù)責(zé)提供全局配置參數(shù)的設(shè)定和更改、黑白名單等信息的實(shí)時同步管理、全系統(tǒng)各個接入子系統(tǒng)的安全性控制、密鑰的產(chǎn)生與更新管理、自動開工結(jié)賬、對接入校園卡平臺的各種子系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控等功能。

    轉(zhuǎn)賬前置機(jī)作為學(xué)校端的唯一出口，負(fù)責(zé)與銀行前置機(jī)實(shí)時通訊，依靠專線連接，同時管理、監(jiān)控遍布各校區(qū)的自助轉(zhuǎn)賬終端。

    查詢前置機(jī)是連接校園卡中心與全校查詢終端之間的關(guān)鍵樞紐，采用J2EE架構(gòu)，提供網(wǎng)上查詢服務(wù)。

    3. 校園一卡通中各個應(yīng)用子系統(tǒng)建設(shè)符合自己系統(tǒng)使用、管理的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用服務(wù)器或工作站通過VLAN同一卡通中心進(jìn)行連接，而應(yīng)用服務(wù)器或工作站到終端設(shè)備采用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，如消費(fèi)和水控系統(tǒng)的RS485網(wǎng)絡(luò)、門禁RS485網(wǎng)絡(luò)等，以此形成校園一卡通的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

    保證系統(tǒng)安全性

    一卡通系統(tǒng)安全性應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性、主機(jī)系統(tǒng)的安全性、應(yīng)用系統(tǒng)的安全性、卡片的安全性、密鑰管理體系以及數(shù)據(jù)的安全性幾個方面來討論。 

    1.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性，校園網(wǎng)一卡通系統(tǒng)的部分網(wǎng)絡(luò)環(huán)境采用在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上劃分虛擬專網(wǎng)（VLAN）的方式，因此其安全性必須考慮以下方面：

    （1）重要數(shù)據(jù)加密傳輸，保證數(shù)據(jù)的完整性和私密性。

    系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸與存儲環(huán)節(jié)中所使用的密鑰和關(guān)鍵的加密算法采用嚴(yán)格的安全措施。學(xué)校轉(zhuǎn)帳前置機(jī)與銀行前置機(jī)之間數(shù)據(jù)采用金融業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MAC校驗(yàn)運(yùn)算。MAC運(yùn)算的DES密鑰采用動態(tài)密鑰。校園內(nèi)部自助終端與學(xué)校轉(zhuǎn)帳前置機(jī)之間采用DES加密，MD5數(shù)字簽名，動態(tài)密鑰。持卡人的銀行卡密碼由PSAM卡進(jìn)行金融標(biāo)準(zhǔn)的PIN加密處理，有效防止密碼外瀉，保護(hù)持卡人和銀行利益。

    （2）通過應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，隔離校園卡專網(wǎng)和校園網(wǎng)。

    為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上，應(yīng)采用應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，隔離原有的校園網(wǎng)和校園卡網(wǎng)絡(luò)，采用路由器加防加火墻的硬件保障機(jī)制。通過防火墻可以過濾掉不安全的數(shù)據(jù)包，控制用戶對系統(tǒng)的訪問，實(shí)現(xiàn)集中的安全管理。

    2.主機(jī)系統(tǒng)的安全，包括采用安全的操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫提供多種數(shù)據(jù)備份方式，尤其是在線數(shù)據(jù)備份可保證系統(tǒng)7×24小時的運(yùn)行，同時可靠支持機(jī)制可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的快速災(zāi)難恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)的絕對可靠。 

    3.應(yīng)用系統(tǒng)的安全，應(yīng)用系統(tǒng)原則上只保留自已私有的數(shù)據(jù)，重要數(shù)據(jù)均存放于數(shù)據(jù)中心，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)處理分離，使得應(yīng)用系統(tǒng)安全可靠。

    4.卡片的安全性，應(yīng)用中采用一卡一密、一區(qū)一密的加密機(jī)制，防止被盜濫用。加入專用標(biāo)識，采用專用算法，有效地防止偽卡。

    5. 密鑰的安全性，系統(tǒng)每天都產(chǎn)生一個新的動態(tài)密鑰，密鑰生成后不會寫入到硬盤中，而是一直駐留在中心服務(wù)器的內(nèi)存中，在密鑰的整個生命周期中（一般為一個工作日），即使系統(tǒng)管理員也無法讀取密鑰內(nèi)容，這種機(jī)制可以很大程度上保證系統(tǒng)的安全性。 
 
    6.數(shù)據(jù)的安全，數(shù)據(jù)中心采用磁帶脫機(jī)保存一卡通系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，確保了數(shù)據(jù)的安全性。

    校園一卡通工程是數(shù)字化校園建設(shè)的基礎(chǔ)工程，可以通過校園一卡通的建設(shè)，逐步形成全校范圍的數(shù)字空間和共享環(huán)境。校園一卡通系統(tǒng)各項功能的實(shí)現(xiàn)，不但在生活和學(xué)習(xí)上會為學(xué)校師生員工提供極大方便，同時也會極大地提升學(xué)校的管理水平和科學(xué)決策水平，成為學(xué)校實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的標(biāo)志。