【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)的安全機制 在網(wǎng)上考試系統(tǒng)中，由于存儲有大量的數(shù)據(jù)，有系統(tǒng)管理員、出卷老師、任課老師、考生等不同的用戶，不同的用戶有不同的使用權(quán)限，因此對于身份的確認及系統(tǒng)的安全有較高的要求。對于目前常用的系統(tǒng)的安全機制 [16]主要有訪問權(quán)限控制、數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)加密、防火墻以及入侵檢測 [17]等。 訪問控制決定了誰能夠訪問系統(tǒng)的何種資源以及如何使用這種資源。適當?shù)脑L問控制能夠阻止未經(jīng)允許的用戶有意或無意地獲取數(shù)據(jù)，訪問控制的手段包括用戶識別代碼、口令、登錄控制、資源授權(quán)、授權(quán)核查、日志和審計。 數(shù)字簽名用來保 證信息傳輸過程中信息的完整和提供信息發(fā)送者的身份和不可抵賴性，該技術(shù)可用公開密鑰算法對電子信息進行數(shù)學(xué)變換，通過這一過程，數(shù)字簽名存在于文檔之中，不能被復(fù)制。數(shù)字簽名的方法很多，應(yīng)用最為廣泛的是： Hash 簽名、DSS 簽名、 RSA 簽名。 數(shù)據(jù)加密技術(shù) [18]是最基本的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，被譽為信息安全的核心，最初主要用于保證數(shù)據(jù)在存儲和傳輸過程中的保密性。它通過變換和置換等各種方法將被保護信息置換成密文，然后再進行信息的存儲或傳輸，即使加密信息在存儲或者傳輸過程為非授權(quán)人員所獲得，也可以保證這些信息不為其認知，從而 達到保護信息的目的。 根據(jù)密鑰類型不同可以將現(xiàn)代密碼技術(shù)分為兩類 :對稱加密算法和非對稱加密算法。在對稱加密算法中，數(shù)據(jù)加密和解密采用的都是同一個密鑰，因而其安全性依賴于所持有密鑰的安全性。對稱加密算法的主要優(yōu)點是加密和解密速度快，加密強度高，且算法公開，但其最大的缺點是實現(xiàn)密鑰的秘密分發(fā)困難，在大量用戶的情況下密鑰管理復(fù)雜，而且無法完成身份認證等功能，不便于應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)開放的環(huán)境中。目前最著名的對稱加密算法有數(shù)據(jù)加密標準 DES 和歐洲數(shù)據(jù)加密標準 IDEA 等。 防火墻是位于兩個網(wǎng)絡(luò) (或多個 )間實施網(wǎng)絡(luò)間訪問控制的 一組組件的集合，它是一套建立有內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)邊界上的過濾封鎖機制。它滿足以下條件，內(nèi)部和外部之間的所有網(wǎng)基于 .NET 的 網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 6 絡(luò)數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過防火墻，只有符合安全政策的數(shù)據(jù)流才能通過防火墻，防火墻自身應(yīng)對滲透免疫。防火墻系統(tǒng)是保證內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全的一個很重要的安全部件，但由于防火墻系統(tǒng)配置復(fù)雜，很容易產(chǎn)生錯誤的配置，從而可能給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)留下安全漏洞。此外，防火墻系統(tǒng)都是運行于特定的操作系統(tǒng)之上，操作系統(tǒng)潛在的安全漏洞也可能給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全造成威脅。為解決上述問題，防火墻安全掃描軟件提供了對防火墻系統(tǒng)配置及其運行操作系統(tǒng)的安全檢測，通常通過源 端口、源路由、 SOCKS 和 TCP 系列號來猜測攻擊等潛在的防火墻安全漏洞，進行模擬測試來檢查其配置的正確性，并通過模擬強力攻擊、拒絕服務(wù)攻擊等來測試操作系統(tǒng)的安全性。 目前對于網(wǎng)上考試系統(tǒng) [19]中的身份的確認及系統(tǒng)的安全的考慮還不夠多，大多數(shù)只是采用口令和登錄控制來控制用戶的使用權(quán)限。目前的研究大多出現(xiàn)在用數(shù)字簽名的方法來進行用戶的確認，使用防火墻系統(tǒng)是保證內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全，使用數(shù)字加密的方法對數(shù)據(jù)的傳輸和存儲進行有效的保存等 [20]。 網(wǎng)上考試系統(tǒng)的幾種類型 根據(jù)對網(wǎng)上考試的組織狀況可將目前的網(wǎng) 上考試系統(tǒng)分為三種類型 [21]： (1) 完全開放型：這種類型適合自我認定性質(zhì)的考試，用于對所學(xué)知識進行檢驗的自我考核。它完全可以在互聯(lián)網(wǎng)上公開進行，可在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進行，不需要監(jiān)考，任何時間、地點隨時考試。往往考試結(jié)果立即可知，非常方便，一般是不收取費用的。如網(wǎng)上公開的一些小型知識問答。 (2) 半開放型：這種類型適用于社會上認證性質(zhì)的考試。它需要被試者個人申請，并按要求在指定的考點上網(wǎng)參加考試。這些考點是由所認定的考試機構(gòu)專門開設(shè)的，有專人監(jiān)考，一般是隨機服務(wù)方式，隨到隨考，考完立即知曉成績。如微軟的 各種認證考試。 (3) 組織型 :這種類型適用于單位、學(xué)校及社會認證性質(zhì)的考試。通過集體申請，在認定的考試機構(gòu)專門開設(shè)的大型考點上網(wǎng)參加考試，也有專人監(jiān)考，要定時定點。如學(xué)校機房針對在校學(xué)生的網(wǎng)上考試。 論文中實現(xiàn)的考試系統(tǒng)主要是針對 全國“化工檢修鉗工”技能競賽暨首屆全國化工裝備技術(shù)專業(yè)技能大賽 的要求而設(shè)計的。目前選手（學(xué)生組 /職工組）的考試還是要在組委會統(tǒng)一安排下，在規(guī)定的時間及地點進行，組委會安排專人監(jiān)考，考試過程中要核對考生身份，屬于組織型的考試系統(tǒng)。 本課題研究的內(nèi)容和全文安排 大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文 7 作者所在的工 作單位“南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院”是江蘇省省批示范性高等職業(yè)技術(shù)院校建設(shè)單位，為培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的復(fù)合型高等教育人才，學(xué)院進行全面的專業(yè)教學(xué)改革。為實現(xiàn)教、考分離，減輕因閱卷、評分與分析給教師所帶來的繁重的工作，學(xué)院決定開發(fā)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，并實現(xiàn)對學(xué)生的自適應(yīng)測試功能的設(shè)計。 本文在研究了考試系統(tǒng)在國內(nèi)外開發(fā)使用的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù) 全國“化工檢修鉗工”技能競賽暨首屆全國化工裝備技術(shù)專業(yè)技能大賽 的要求，設(shè)計了一個具有自適應(yīng)功能的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容有： (1) 采用 B/S 體系結(jié)構(gòu)，以學(xué)院校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，進行 系統(tǒng)設(shè)計。 (2) 以經(jīng)典測試理論為基礎(chǔ)，結(jié)合項目反應(yīng)理論，進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計，確定試題庫的題目與命題要求。 (3) 設(shè)計組卷算法，生成試題庫。 (4) 利用監(jiān)控系統(tǒng)完成上機考試的監(jiān)考管理，并提供考試服務(wù)管理。 (5) 以 SQL Server 為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并運用先進的 、 等技術(shù)進行系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)上機考試、機器閱卷及成績分析等功能。 論文安排，全文共分五章： 第一章 緒論 介紹了網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀；課題研究的背景及意義。 第二章 系統(tǒng)構(gòu)建相關(guān)技術(shù) 介紹了考試系統(tǒng)開發(fā)中涉及的一些開 發(fā)技術(shù)和手段；決定采用 +SQL Server 進行開發(fā)。 第三章 系統(tǒng)分析與設(shè)計 討論分析了考試系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流圖，運用題庫建設(shè)理論完成相關(guān)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計；系統(tǒng)功能模塊的劃分與設(shè)計。 第四章 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 詳細討論了考試系統(tǒng)實現(xiàn)的具體過程，重點介紹系統(tǒng)組卷模塊。 第五章 總結(jié) 對考試系統(tǒng)做了總結(jié)和分析，指出其特點，提出了下一步工作的展望。 基于 .NET 的 網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 8 2 系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)技術(shù) 基于學(xué)校校園網(wǎng)提供的網(wǎng)絡(luò)平臺，考試用的學(xué)生機與考試服務(wù)器可通過代理服務(wù)器連接或直接連接，考試服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用專用服務(wù) 器，服務(wù)器采用 Windows 20xx Server，客戶機采用 Windows 個人 PC 操作系統(tǒng)均可。 Web 服務(wù)器選用 IIS 加裝 .NET框架，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選用 SQL Server 20xx，客戶機瀏覽器 IE 以上版本均可，并運用、 等技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù) Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù)簡介 Inter 是目前全球最大的計算機通信網(wǎng)，它遍及全球幾乎所有的國家和地區(qū)。WWW 系統(tǒng)是一個大型的分布式超媒體信息數(shù)據(jù)庫，它極大地推動了 Inter 的發(fā)展，己 經(jīng)成為 Inter 中最流行、最主要的信息服務(wù)方式。它能夠把各種類型的信息資源，如靜態(tài)圖像、文本、數(shù)據(jù)、視頻和音頻有機地結(jié)合起來，使用戶能夠在 Inter 上瀏覽、查詢和共享建立在 WWW 服務(wù)器所有站點上的超媒體信息。 目前 Web 技術(shù)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS)相互融合領(lǐng)域的研究已成為熱點方向之一[22]，數(shù)據(jù)庫廠家和 Web 公司也紛紛推出各自的產(chǎn)品和中間件來支持 Web 技術(shù)和 DBMS的融合，將兩者取長補短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使用戶可以在 Web 瀏覽器上方便地檢索數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。 當前的 Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù)并無統(tǒng)一的規(guī) 范。 Microsoft、 Sun、 Netscape 等公司各支持不同的技術(shù)，存在這一領(lǐng)域的競爭。較早使用的技術(shù)有 CGI、 ISAPI/NSAP1，之后有 DC、Java/Applet，最近流行的技術(shù)有 ASP、 JSP、 PHP，還有 Microsoft 新推出的 等。 總的來說，當前的 Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù)不外乎是在服務(wù)器端或客戶端擴展功能，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。在服務(wù)器端的擴展主要是 CGI 和 API。客戶端擴展技術(shù)主要是Microsoft、 Sun、 Netscape 三大公司之間的標準之爭，無論是 ASP、 PHP 還是 JSP 其性能均無太大的差異，它們之間的取舍主要應(yīng)考慮支持平臺、兼容性和競爭前景等因素。 Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展依賴于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。 Web 技術(shù)本身也在不斷的發(fā)展中，未來會不會將數(shù)據(jù)庫訪問功能直接集成到 Web 中，應(yīng)該是一個值得注意的問題。 Web 數(shù)據(jù)庫的運行方式 一般的 Web 數(shù)據(jù)庫運行方式如圖 所示。從圖中可以看出一個數(shù)據(jù)庫的必要元素： 大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文 9 后臺數(shù)據(jù)庫、 WEB 數(shù)據(jù)庫、客戶端瀏覽器及聯(lián)系客戶端和服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò) 。 后 臺 數(shù) 據(jù) 庫I n t e r n e tI n t e r n e tI n t e r n e t客 戶 端客 戶 端客 戶 端W e b 服 務(wù) 器 圖 Web 數(shù)據(jù)庫示 意圖 Fig. Web database sketch 客戶端只需 Web 瀏覽器即可。 WEB 瀏覽器接受的其實只是文本形式的 HTML 代碼(包括一些動態(tài)腳本語言 )，通過逐條解釋 HTML 代碼來組織各種文本和多媒體對象，以一定的方式顯示在客戶端的瀏覽器界面上，傳遞信息給客戶。要實現(xiàn)動態(tài)的交互瀏覽形式， Web 服務(wù)器必須具有動態(tài)生成 HTML 代碼的能力。 Web 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行方式如圖 所示。 從圖 可以看出用戶通過客戶端瀏覽器來訪問一個 Web 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的過程?？蛻舳说臑g覽器首先發(fā)出請求，服務(wù)器根據(jù)請求向 客戶端發(fā)回相應(yīng)的 HTML 文件，這時客戶端將顯示出這一 Web 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的登錄界面，假設(shè)在這個登錄界面上需要輸入并提交后，信息通過 Inter/Intra 網(wǎng)傳遞到服務(wù)器端，這時服務(wù)器端的相應(yīng)程序啟動并執(zhí)行，向后臺數(shù)據(jù)庫發(fā)出相關(guān)的數(shù)據(jù)操作指令，后臺數(shù)據(jù)庫的引擎將執(zhí)行該命令，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫存儲和查詢操作，將結(jié)果返回到服務(wù)器的運行程序，服務(wù)器端的運行程序根據(jù)從后臺數(shù)據(jù)庫返回的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲和查詢操作，將結(jié)果返回到服務(wù)器的運行程序，服務(wù)器端的運行程序根據(jù)從后臺數(shù)據(jù)庫返回的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的 HTML 文件，基于 .NET 的 網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 10 并通過網(wǎng)絡(luò)返回到客戶端，客戶端將看到相應(yīng)的信息。編寫服務(wù)器端應(yīng)用程序在開發(fā)Web 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中有很重要的地位，應(yīng)用程序的效果直接影響對客戶的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)方式。這樣的應(yīng)用程序必須有以下幾項功能： (1) 建立與后臺數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系； (2) 能夠給后臺數(shù)據(jù)庫發(fā)出數(shù)據(jù)操作指令； (3) 能夠?qū)蛻舭l(fā)出的請求做出響應(yīng)； (4) 能夠處理客戶反饋的數(shù)據(jù)； (5) 能夠處理從數(shù)據(jù)庫返回的信息。 后 臺 數(shù) 據(jù) 庫H T M L 代 碼客 戶 端 瀏 覽 器查 詢 結(jié) 果W e b 服 務(wù) 器服 務(wù) 請 求數(shù) 據(jù) 操 作 圖 Web 數(shù)據(jù)庫的運行方式 Fig. Web database operation Browser/Server 結(jié)構(gòu) 隨著網(wǎng)上瀏覽器功能的日益增強，一種新型的體系結(jié)構(gòu) B/S 應(yīng)運而生，并獲得飛速發(fā)展 [23]。 B/S 結(jié)構(gòu)極大的簡化了客戶端的工作，客戶端只需安裝、配置少量的客戶端軟件即可，服務(wù)器將擔(dān)負更多的工作，對數(shù)據(jù)庫的訪問和應(yīng)用程序的執(zhí)行只由服務(wù)器完成。其體系結(jié)構(gòu)如圖 所示。 在 B/S 三層體系結(jié)構(gòu) [24]中，表示層、功能層、數(shù)據(jù)層被分割成三個相對獨立的單元： (1) 第一層表示層： Web 瀏覽器 在表示層中包含系統(tǒng)的顯示邏輯，位于客戶端 。它的任務(wù)是由 Web 瀏覽器向網(wǎng)上的 Web 服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求， Web 服務(wù)器對用戶身份驗證后，用 HTTP 協(xié)議把所需的協(xié)議傳給客戶端，客戶機接受傳來的主頁文件，并把它顯示在瀏覽器上。 (2) 第二層功能層： Web 服務(wù)器 大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文 11 在功能層中包含系統(tǒng)的事務(wù)處理邏輯，位于 Web 服務(wù)器端。它的任務(wù)是接受用戶的請求，首先執(zhí)行擴展的應(yīng)用程序并與數(shù)據(jù)庫進行連接，通過 SQL 方式向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提出數(shù)據(jù)處理申請，而后等待數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果提交給 Web 服務(wù)器，再由 Web 服務(wù)器將結(jié)果傳回給客戶端。 (3) 第三層數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 在數(shù)據(jù)層中包含系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理邏輯，位于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端。它的任務(wù)是接受 Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)庫操作的請求，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫查詢、修改、更新等功能，把運行結(jié)果提交給 Web 服務(wù)器。 這種結(jié)構(gòu)不僅把客戶機從沉重的負擔(dān)和不斷對其提高的性能的要求中解放出來，也把技術(shù)維護人員從繁重的維護升級工作中解脫出來。由于客戶機把事務(wù)處理邏輯部分交給了 Web 服務(wù)器，使客戶機一下子“苗條”了很多，不再負責(zé)處理復(fù)雜計算及數(shù)據(jù)訪問等關(guān)鍵事務(wù)，只負責(zé)顯示部分，所以維護人員不再為程序的維護工作奔波于每個客戶機之間，而把主要精力放在 Web 服務(wù)器上的程序 的更新工作中。這種三層結(jié)構(gòu)的層與層相互獨立，任何一層的改變不影響其它層的功能，它從根本上改變了傳統(tǒng)的兩層 C/S結(jié)構(gòu)的缺陷，它是應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的一次深刻變革。