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大连理工大学 硕士学位论文 胜利学院在线考试系统设计与实现 姓名：徐长春 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：吴国伟 20081123 大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 随着i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展和普及，计算机化考试在许多方面将逐步取代传统 的基于纸笔的考试。这种安全可靠、自动化及大规模的无纸化考试系统可以准确地评估 被考核者的能力和水平，提高考试效率。探讨和研究基于计算机网络的考试系统的设计 与实现，具有特别现实的意义和推广价值。 网络考试系统为考试无纸化提供了一套完整的解决方案，提供了相当完善的功能， 包括用户管理、题库管理、自动组卷、自动人工阅卷、成绩统计、成绩查询、信息发布、 单元测试、综合模拟和在线考试等功能。本文在分析计算机( 网络) 考试的发展及现有模 式的基础上，结合计算机网络技术的发展和素质教育的要求，提出了计算机网络自适应 考试的模式，并在技术实现上进行了详细的分析。本系统是在w i n d o w sx p 下，以 i i s 6 0 ( i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) 网络信息服务为应用服务器，选择a s p n e t ( c # ) 、s q l s e r v e r2 0 0 0 开发在线考试系统，采用w e b 技术实现，w e b 技术超越了传统的“客户栅 服务器“ 的两层结构，采用的是三层体系( b s ) 结构：用户端服务器端数据库，因此 w e b 结构有着更好的安全性，在用户机上不需要安装任何应用程序。 本系统可以随机生成试卷，同时保证试卷的整体水平一致的前提下，每套试卷的题 目不完全相同，即使对于同一个试题而言，试题答案的显示顺序也是不相同的。同时该 系统避免了传统在线考试效率低，可维护性不高的缺点。 关键词：在线考试；b s 结构；w e b 安全；网络数据库 胜利学院在线考试系统的设计与实现 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs h e n g l ic o l l e g eo n l i n ee x a m i n a t i o n s y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no fi n t e n r e t m t r a n e t ，c o n v e n t i o n a l e x a m i n a t i o n b a s e do np a p e ra n dp e n c i lw i l lb es u b s t i t u t e df o rc o m p u t e r i z e do n e n l er e l i a b l ea n d a u t o m a t i o na n dal a r g eo fs c a l ep a p e r l e s se x a m i n a t i o ns y s t e mm a yp r e c i s ee v a l u a t i o nf o rt h e e x a m i n e r s c a p a b i l i t i e s ，a n dm a y b em o r ee f f e c t i v e t h er e a c ho ni n t e m e t - b a s e d e x a m i n a t i o n i sb e c o m i n gp r a c t i c a l l ym e a n i n g f u la n dw i l lb eu s e dw i d e l y t h en e t w o r kt e s ts y s t e mh a sp r o v i d e das e to fc o m p l e t es o l u t i o nf o r t h et e s tp a p e r l e s s ， h a sp r o v i d e dt h eq u i t ep e r f e c tf u n c t i o n ，i n c l u d i n gt h eu s e rm a n a g e m e n t ，t h eq u e s t i o nb a n k m a n a g e m e n t ，t h ea u t o m a t i cg r o u pv o l u m e ，a u t o m a t i c e x a m i n e s t e s t p a p e r sa r t i f i c i a l l y , f u n c t i o n sa n ds oo nr e s u l ts t a t i s t i c s ，r e s u l ti n q u i r y , i n f o r m a t i o ni s s u e ，u n i tt e s t i n g ，s y n t h e s i s s i m u l a t i o na n do n l i n et e s t t m sa r t i c l ei nt h ea c c o u n t i n gm a c h i n e ( n e t w o r k ) t a k e sa t e s tt h e d e v e l o p m e n ta n d i nt h e e x i s t i n gp a t t e r n s f o u n d a t i o n , u n i f i e st h ec o m p n t e rn e t w o r k t e c h n o l o g yt h ed e v e l o p m e n ta n dt h ee d u c a t i o nf o ra 1 1 - a r o u n dd e v e l o p m e n tr e q u e s t ，p r o p o s e d t h ec o m p u t e rn e t w o r ka u t o a d a p t e dt e s tp a t t e r n ，a n d ，i nt h et e c h n o l o g yr e a l i z e do nh a sc a r r i e d o nt h ed e t a i l e da n a l y s i s m ss y s t e mi su n d e rw i n d o w sx p ，( i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) t h e n e t w o r ki n f o r m a t i o ns e r v i c ea sa p p l i e st h es e r v e rt a k ei i s 6 0 ，c h o o s e sa s p n e t ( c # ) ，s q l t h es e r v e r2 0 0 0d e v e l o p m e n to n l i n et e s ts y s t e m ，u s e st h ew e bt e c h n o l o g yt or e a l i z e ，t h ew e b t e c h n o l o g yh a ss u r m o u n t e dt h et r a d i t i o n t h ec l i e n t s e r v e r t w os t r u c t u r e s ，w h a tu s e si st h r e e s y s t e m s ( b s ) t h es t r u c t u r e ：s u b s c r i b e r sp r e m i s e s s e r v e re n d d a t a b a s e ，t h e r e f o r et h ew e b s t r u c t u r eh a sab e t t e rs e c u r i t y ，d o e sn o tn e e dt oi n s t a l la n ya p p l i c a t i o np r o c e d u r eo nt h eu s e r m a c h i n e t l l i s s y s t e mm a yp r o d u c e t h ee x a m i n a t i o n p a p e rs t o c h a s t i c a l l y ，s i m u l t a n e o u s l y g u a r a n t e e st h ee x a m i n a t i o np a p e ru n d e rt h eo v e r a l l l e v e lc o n s i s t e n tp r e m i s e ，e a c hs e to f e x a m i n a t i o np a p e rt o p i cn o ti d e n t i c a l ，e v e ni fs p e a k i n go ft h ei d e n t i c a lt e s tq u e s t i o n , t h et e s t q u e s t i o na n s w e r sd e m o n s t r a t i o no r d e ri sa l s on o ts a n l e s i m u l t a n e o u s l yt h i ss y s t e ma v o i d e d t h et r a d i t i o n a lo n l i n et e s te f f i c i e n c yb e i n gl o w ，m a i n t a i n a b l en o th i 曲s h o r t c o m i n g k e yw o r d s ：o n l i n ee x a m i n a t i o n ；b ss t r u c t u r e ；w e bs e c u r i t y ；n e t w o r k d a t a b a s e i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：胜到堂院在绫壹达丞统遮进生塞趣 作者签名：巢匆卜 日期：型塑年卫月堕日 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目：睦型堂医查绫耋达丕统遮i 土皇塞趣 作者签名： 维丛冬 日期：丝星年生月兰l 日 导师签名：呈! 茎】堡 日期：2 堡堡呈年月_ 兰三日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1 选题背景和意义 网络化教育代表了教育改革的一个发展方向，已经成为现代教育的一个特征，并对 教育的发展形成新的推动力。随着i n t e m e t i n t r a n e t 的迅速发展和广泛普及，建立在其上 的远程教育成为现代教育技术未来发展方向之一，考试测试作为远程教育的一个子系统 也成为一个重要的研究领域。现代远程教育作为一种新的教学手段已经开始进入我们的 生活，正在给传统教育模式带来新的变革。 i n t e m e t 技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了革命性的变化，i n t e r n e t 的开 放性、分布性的特点和基于i n t e m e t 的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限 制。基于i n t e m e t 的考试系统正成为人们的研究热点之一。与传统考试模式相比，网上 考试具有无可比拟的优越性，它可以将传统考试过程中的试卷组织、审定印制、传送收 集、登记发放、评判归档各个环节缩小到一至两个环节，几乎屏蔽了所有人工直接干预 考试活动的可能性，不但能够节约大量的时间、人力、物力与财力，而且还可以大幅度 提高考试成绩的客观性和公正性。在线考试系统课题产生的背景是当今教育信息化的趋 势及我国高校教育信息化系统快速建设；目的是充分利用学校现有的计算机软、硬件资 源和网络资源实现无纸化考试，以避免传统手工考试的不足。网上考试渗入了更多的技 术环节，对实现安全性的途径、方法也提出了更高的技术要求。通过i n t e m e v i n t r a n e t 来 实现网上考试，是现代教育技术的一个具体实现，具有很重要的现实意义。可以实现教 考分离以及考务工作的全自动化管理，可以有效利用校园网的软硬件资源，使其发挥最 大效力，更好的为学校的教学、科研、管理服务，可以大规模的实行考试，实现考试的 客观、公证性，自动化组卷、阅卷可以减轻教师的工作强度。传统考试要求老师组织试 卷、印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷、讲评试卷和分析试卷。这是一个 漫长而复杂的过程，已经越来越不适应现代教学的需要。网络考试系统是传统考场的延 伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地的对学生进行考试，加上w e b 数据库 技术的利用，大大简化了传统考试的过程【l 】。 1 2 国内外的研究现状 目前，国内外存在不少类似的软件，但由于存在使用的科目单一，或者使用上的局 限性，或者操作上的不便性和数据库规格标准的不统一而造成试题库的闲置，从而造成 资源上的浪费，使试题库在使用上没有能达到预期的效果。国际上现在的考试及相应的 考务管理都向电子化、网络化、智能化的方向发展。例如，美国的托福、g r e 考试以及 胜利学院在线考试系统的设计与实现 计算机专业相关的d b 2 、s c j p 、s c w c d 等认证考试，国内的全国计算机等级考试、各省 的非计算机专业大学生水平考试等，考试的试题都是直接从试题库中抽取出来，而没有 通过人工干预。这从考试的科学性、合理性、公平性以及保密性上来说比传统的人工出 卷更能够减少考试中人为因素的干扰，保证考试的公正性、客观性。同时，也节省了不 少的人力、物力和财力。 从这些产品使用的技术来看，主要有这么几类：单机版的考试系统，基于微软a s p 、 a d o 、o d b c 技术的b s 架构的考试系统，基于微软v b 、d e l p h i 、a c t i v e x 、a s p n e t 、a d o 、 d b c 技术的c s 架构的考试系统，以及基于j 2 e e 的网络考试系统，这三类系统各有其优 缺点【2 1 。 ( 1 ) 单机环境考试系统 传统的纸质考试方式满足不了现代发展的需要，出现了计算机单机考试模式。此时 数据库管理系统( d b m s ) 是以集中式应用为基础的，所有应用不管是d b m s 本身，还是用 户的应用系统都是在某个固定的计算机系统上集中运行的。这种系统对资源消耗极大， 对硬件系统依赖性强，从而导致大型数据库应用系统只能在大型机上运行，使数据库的 应用发展受到很大限制。 ( 2 ) 基于m i c r o s o f t 的b s 框架的网络考试系统 基于m i c r o s o f t 的b s 架构的网络考试系统，其界面采用a s p n e t 技术，w e b 服务 器采用m i c r o s o f t 的i i s ，通过a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t ) 技术和o d b c ( o p e n d a t a b a s e c o n n e c t i o n ) 技术访问后台关系数据库。这类系统的优点在于采用b s 结构和瘦客户端， 实现简单。其缺点在于采用a s p n e t 技术，使网页解释执行，速度较慢；采用o d b c 访 问数据库，灵活性较差。 ( 3 ) 基于m i c r o s o f t 的c s 框架的在线考试系统 单一的c s 环境考试系统，对考试的控制力较强，考生使用方便。但由于考生的客 户端都必须安装考试应用程序和工具，包括他们共用的程序，因此，考生客户端过于庞 大，负载太重，从而影响了考试效率。存在的问题是对服务端和考生终端的维护比较困 难，系统升级比较困难。随着计算机技术的发展，特别是网络技术的发展和用户对数据 库应用系统需求的变化，集中式d b m s 和微机数据库已不能满足用户要求。在这种情 况下，计算机系统结构和数据库应用系统结构发生了根本性的变化，由集中式、独立的 体系结构转变为以网络为基础的分布式数据库即c l i e n t s e r v e r 体系结构。c l i e n t s e r v e r 体系结构的确对数据库技术的影响很大，它带给用户的最大好处就是把数据库和程序分 开，数据库结构的变化不会对程序产生很大的影响，而程序的变化也不会影响数据结构。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 c s 环境考试系统将处理分为客户机部分和服务器部分。客户机部分负责与考生交互， 服务器部分处理考生的数据请求，数据请求通过网络传送到服务器，数据处理结果通过 网络从服务器传送到客户机考生处。这类系统与前一种系统的区别在于，客户端界面由 v b 、d e l p h i 、a s p n e t 构建，通过a d o 、o d b c 连接数据库。其优点是，采用c s 结构， 让客户端完成一些功能，从而减少服务器压力和网络访问量；充分利用m i c r o s o f t 的多 种技术，如v b 、d e l p h i 、a c t i v e x 、a d o 、o d b c 等。缺点为，胖客户端，且客户端必 须运行在w i n d o w s 操作系统上，版本升级时，客户端需要逐个重新安装和配置，而且 客户端需要安装一些支持软件。 1 3 研究思路与技术路线 本文以i n t e m e t 为平台，研究了基于w e b 考试系统的设计与实现，包括系统需求分析 和系统功能设计以及数据库设计。重点阐述了用户登录模块、题库管理模块和试卷管理 模块的设计。特别是对自动组卷功能常用的算法进行了比较，对不同题型的自动阅卷算 法进行了研究，对于较流行的验证码技术也给出了具体实现。 本文主要的技术路线如下： ( 1 ) 分析网络在线考试系统的背景意义 通过深入细致的分析，阐述进行网络考试系统开发的意义。 ( 2 ) 服务器、a s p n e t 运行环境的配置 主要进行i i s 6 0 的安装以及a s p n e t 编译环境的调试。 ( 3 ) 系统功能总体设计 考试系统功能模块的划分，数据库设计。 ( 4 ) 算法设计与代码实现 用a s p n e t 实现所设计的系统模块功能。 ( 5 ) 测试与完善 在一定规模的网络环境下对考试系统测试，并对其功能进行进一步完善。 1 4 论文研究的主要内容 本论文要研究和设计的是一个完全无纸化考试系统，它将实现从自动组卷、考试到 自动评分的全部功能。为实现自动组卷，系统中首先要进行题库设计，系统将针对各类 试题的不同特点设计合理的试题存放形式，以利于试题的抽取。 对于自动组卷环节，系统主要研究如何依据考生信息自动生成各类考题，如何与其 它环节进行信息联系。对于在线考试环节，系统主要研究如何合理设计考试界面，实现 与考生交互，完成考试过程。由于改错题及程序设计题需要考生在实际的编程环境中进 胜利学院在线考试系统的设计与实现 行编辑和调试，系统应设计简便的切换方法，方便考生实现考试环境与编程语言环境的 切换。对于自动评分环节，选择题、填空题和判断题的评分可依照现有较成熟的评分方 法进行研究设计，系统将对程序题的评分方法进行重点研究。 对程序题进行自动评卷主要包括两个方面：一是检验结果的正确性，二是检验程序 的逻辑是否符合要求。通过分析，存在下面几个方面问题需要进行深入的研究： ( 1 ) 从理论的角度分析对语言程序题的自动阅卷是否可行： ( 2 ) 从实践上，如何对程序结果的正确性进行判断： ( 3 ) 如何检测程序错误的程度： ( 4 ) 如何分析程序的逻辑合理性。 1 5 体系结构及章节安排 本系统开发采用了总体规划、分步实施、软件技术与网络技术相结合，管理模式研 究和技术开发相结合，研究与应用相结合的技术路线。首先通过分析c 语言网络考试的 实际需求，设计考试的组织与管理模式：分析并设计与考试相关的其他信息的关系结构； 继而设计考试试卷的组成规则、题型和题量的分布及程序实现方法，分析计算机答卷的 技术要求和阅卷评分的准确性要求，并设计解决方案；设计考试软件的模式结构、功能、 安全性和网络适应性等。 论文全文共分五部分。 第一部分：绪论。本章简要介绍课题的研究背景及其国内外的研究发展状况，及论 文的体系结构。 第二部分：系统开发需求分析。本章首先提出系统设计目标和要求，然后对系统进 行功能划分，接着通过比较提出系统开发的技术方案，最后还对系统开发中采用的相关 技术进行简要介绍。 第三部分：总体设计。木章中详细介绍了系统的数据库设计、各功能模块的设计和 基本模块的实现。 第四部分：详细设计及实现。本章详细介绍系统几个模块的设计思路，重点技术的 实现原理及相关代码。 第五部分：结论。总结了系统开发工作及系统需要改进的方向。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 系统开发需求分析 胜利学院是由国家教育部批准设立，教育部直属高校中国石油大学( 华东) 和国家 特大型企业胜利石油管理局合作举办，按新的办学模式和运行机制运作的全日制本科 普通高等院校，是山东省首家由国家重点大学申办的规范化独立学院。 学院现设1 4 个系，专业涵盖文、理、工、法、教育、管理和医学等7 大学科门 类。目前已招生专业3 4 个，其中本科专业1 7 个，专科专业1 7 个，年度招生2 0 0 0 多人。 学院拥有六个大型计算机网络机房，可同时容纳6 0 0 多人使用，多次圆满承办了 全国计算机等级考试，均获得了上级的好评。 下面就根据胜利学院实际情况进行需求分析。 2 1 可行性研究 在线考试系统的主要特点是：一方面可以动态地管理各种考试系统信息，只要准备 好足够大的题库，就可以按照要求自动生成各种试卷；另一方面，考试时间灵活，用户 可以在规定时间段内的任意时间参加考试；另外计算机化的考试的最大特点是阅卷快， 系统可以在考试结束时当场给出考试结果，计算机阅卷给了用户最大的公平感。如何通 过一种开发语言能高效的设计出这个系统是一个值得考虑的一个需求。由于现代计算机 网络技术的快速发展，信息已遍布全球，再加上现代考试的普及，网络已成为大众化的 产物，所以将考试系统与网络相联，是很有意义的。a s p n e t 技术为这个系统设计提供 了极大的方便【3 j 。 2 1 1 项目要求 ( 1 ) 功能：数据库管理、考试功能、审核功能、考试新闻发布； ( 2 ) 性能：操作方便、可靠、高效、界面赏心悦目： ( 3 ) 本系统必须要求开发人员对网络技术有一定的了解； ( 4 ) 管理员可以通过本系统将考试的信息存入到数据库中，可以很方便的对信息进 行更新。 2 1 2 发系统的主要开发目标 ( 1 ) 迅速实现试题的更新与新闻的发布； ( 2 ) 使系统的后台管理功能完善； ( 3 ) 让系统自动生成试卷： 胜利学院在线考试系统的设计与实现 ( 4 ) 实现现代考试网络化。 2 1 3 可行性研究的方法 结合系统本身及自身的情况选定此课题，对该系统做出了可行性研究。系统设计是 以在线考试为目的，基于现代网络在线考试技术，结合现有的技术制定出设计的方案， 最终将开发出界面友好、方便现代用户考试的一套完整的网上考试系统。 因为本系统最终在分布式系统上运行，该系统的功能足以被实现。在软件方面可以 用以下几种； ( 1 ) 操作系统用w i n d o w s 2 0 0 3 。w i n d o w s 作为一个优秀的网络操作系统，它的发行 版本中集成了大量的网络应用软件。 ( 2 ) w e b 服务器端采用i i s + a s p n e t + s q ls e r v e r 2 0 0 0 。i i s 是微软公司主推的w e b 服务器，该系统最大的实际应用就是特别适合于现代高校的考试，不仅减轻了教师批改 大量试卷的负担，而且方便了高校对学生学习的管理。 2 2 软件功能分析 本系统按照需求分析和功能要求，其中系统模块结构划分如图2 1 所示。 图2 1 系统模块结构图 f i g 2 1 s y s t e mm o d u l es t r u c t u r ed r a w i n g 一6 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 首先，因为考试是面向特定的对象，进行的是网络在线考试，鉴于考试环境一般为 机房，每个应试者间的距离很近，为保证试卷的安全性，防止考生作弊，每个应试者得 到的试卷的题型和题量都应是相同的，但试题内容并不能相同。在线考试基于网络环境， 能满足上述要求的试卷，应该是从服务器的数据库随机抽取试题后动态生成的。另外， 系统还应该对考试时间进行控制，时间到了会要求考试者交卷或强制停止考试。应试者 选择答案提交后，由计算机自动判卷，得到成绩后统计出来。 通过考试系统管理端，在管理人员的授权下，任课教师能够随时、随地进行试题的 远程录入、添加、删除、修改，对出题的知识点和题量大小进行干预并能查看考试成绩。 除了实现上述功能以外，网络在线考试系统还应该具有友好、简洁的界面，安全性要高， 稳定性要强。 根据胜利学院管理的实际要求，结合考试管理的实际过程，系统应该实现以下功能： ( 1 ) 掌握本考试系统范围内所有考生的基本情况，包括编号、姓名、登录口令等。 ( 2 ) 基于考试系统的基本功能管理，本系统可以提供给管理员类用户及学生类用户 使用。不同的用户类型所能完成的功能不同。教师类用户可以创建试题、删除过期试题、 进行题库维护、创建试卷以及对本系统内人员信息迸行维护和更新等：学生类用户主要 是参与考试，完成试卷，查询成绩。 ( 3 ) 适时的试题题库更新，试题库的更新由管理员类用户完成，学生类用户不允许 对试题进行更新。 ( 4 ) 试卷可由本系统自动生成，也可以由管理员类用户从题库中选择试题创建。 2 3 系统设计的目标 在线网络考试系统在设计上需要满足以下几条原则： ( 1 ) 设计合理的数据库结构 在网络考试系统中应具有最基本的试题数据库、试卷数据库、考生基本信息数据库 和考生成绩数据库。这些库的结构要设计合理，字段属性要准确、完整，字段长度要满 足实际需要。 ( 2 ) 编写科学的试题 建立题库之前必须首先确定学科的知识结构，试题的组织与编写必须以学科的知识 点结构为依据。试题数量要足够多，每题应具有题目标号和知识点代码，以便于满足组 卷的要求。试题数据库结构应当设计合理，需要记录试题的内容、题型、插图、分值、 所属章节号等信息。对于选择题，还要记录各种可选择项，并标记出正确答案所对应的 选项，保证系统在随机排列各选项后，仍能自动识别正确答案。 胜利学院在线考试系统的设计与实现 ( 3 ) 选择科学的组卷方法，设计合理的组卷算法 科学的组卷方法是指在试题库的基础上，利用一定的选题参数和规则，从试题库中 选取一组试题，使得它们所有的属性满足用户既定的性能指标。当然在实际组卷过程中， 由于各种性能指标之间的相互牵制，以及相应试题库的题量限制，要生成一份符合大纲 规定的覆盖面宽、重点突出、难易分布、题型分布以及用户要求的试卷是一个不断试探 的过程。 ( 4 ) 设计完善的系统功能 网络考试系统应集站点设计、数据库管理、信息管理于一体，具有建立题库、多种 组卷功能、试卷发放功能、自动评分功能、回收成绩功能、成绩统计分析功能和考生信 息管理等一系列基本功能，基本上覆盖胜利学院的整个考务工作。 ( 5 ) 系统的安全性 系统安全性设计是网络考试系统非常重要的部分，考试是一件非常严肃的事情，为 了保证考试的公平性，决不允许发生试题泄露等事件。因此在服务器端存放的试题除了 利用数据库本身的安全机制进行保护外，还必须再增加各种加密防范。系统应具有身份 检验、权限设置、防止非法用户的攻击和窃取等功能。 ( 6 ) 系统的稳定性和实用性 系统应当大大降低对各种系统使用者的技术要求，实现简单易用的特点。系统使用 者只要通过网络，在图形用户界面的引导下，即可轻松使用。 2 4 考试系统用到的技术 随着h t m l 的出现，各种网站迅速发展起来。也正是由于i n t e r e n t 发展的如此迅速，基 于i n t e m e t 的应用越来越多，使得h t m l 难以负荷这样的发展要求。同时在h t m l 开发人员角 度看，h t m l 页面的数量与日俱增，到了难以维护的程度。为了解决用户的交互及页面的 维护等问题，a s p n e t 等技术就顺应出现了。a s p n e t 给上网者提供了可以输入文字的空 间，并且用户输入的内容可以发送到服务器端让指定的a s p n e t 程序来处理，也就是说 用户或者客户端可以与服务器进行交互了。这时用户看到的就不再是静态的网页了，它 提供了与用户交互的接口，即用户接口 4 - 7 。 ( 1 ) a s p n e t 技术 a s p 不但可以处理用户的反馈信息，还可以与数据库打交道，这不但使得用户的反 馈信息有了存放的地方，而且可以很好地管理及利用这些信息。并且还可以利用数据库 对w e b 页面中的一些内容进行有效的管理，减少维护人员的工作量。但是a s p 还有很多致 大连理工大学专业学位硕士学位论文 命的缺点，比如它的安全性，由于a s p 是纯文本文件，因此包含其中的信息可能会在人 们面前暴露出来。还有当用户把反馈信息发送到服务器后，服务器会打开相应的a s p 程 序处理这些信息，而在客户端的反应是浏览器会打开新的页面，显示该a s p 程序执行后 的可显示内容，这样为了维护发送信息前的页面，服务器得把原先的页面重传一次，并 要保持用户的输入，简单地说，就是让用户感觉不到已打开了新的页面，而这一切都要 编程人员来实现，这不但增加了程序开发的复杂性，而且重传整个网页使网络流量增加 很多。 a s p n e t 的出现很好地解决了a s p 中所有己知的问题，它不但可以使用传统的许多对 象，还可以使用所有的a s p n e t 对象。a s p n e t 的代码是编译后的，而不是解释型的脚本 语言，这不但提高了执行效率，还提高了安全性。当然a s p n e t 还有其它很多的优点， 比；h a s p n e t 还有服务器页面控件，使用这些控件可以使a s p n e t 更加智能，它可以自动 维护这些控件的状态，使得对a s p n e t 程序的开发与传统应用程序的开发相类似。 其实在a s p n e t 中，客户端与服务器之间的交互或者响应方式仍然没有改变，只要 它是基于h t t p 协议的，客户端与服务器之间的交互方式就不会变，在服务器端仍然不会 真的去维护页面中的控件状态信息，它只是为这些控件在客户端开辟了隐含的内存区， 用于存放指定控件的内容，当用户把反馈信息提交到服务器时，这些信息也会自动地提 交上去，然后服务器就会知道这些控件的当前状态。这就减轻了a s p n e t 开发人员的工 作量，特别是没有使用x m l 技术的a s p n e t 开发人员的工作量。从本论文的实例中可以 看出，利用t a s p n e t 技术完全没有必要维护这些信息了。可以说x m l 与a s p n e t 是开发 b s 结构应用程序的最佳组合，使用x m l 不但减少了数据传输的复杂性及数据量，而且 使客户端程序在保留了w e b 特点的基础上兼有了传统应用程序的功能；使用a s p n e t 技术 解决了服务器端的代码安全性差、功能不强及执行效率低等缺点。x m l 与a s p n e t 的结 合为b s 结构的应用系统的发展扫清了障碍。 ( 2 ) 开发语言x m l x m l 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展的标记语言) 的缩写，是w 3 c ( w o r l d w i d ew e bc o n s o r t i u m 万维网联盟) 组织于1 9 9 8 年2 月发布的标准，也是目前网络上流 行的h t m l 语言的延伸。与h t m l 不同的是，x m l 语言能把数据与数据表示( 例如界面) 分开。这种特性能够让x m l 适合在网络上不同计算环境( 无论是不同的操作系统环境， 还是不同的设备显示方式) 中采用一致的信息表示方式。x m l 技术被称作是下一代网 络计算的核心技术，是因为它能够按照一定的语法和词汇表定义各种专业知识，而且还 能够以文本的方式在网络上传递，让各种联网的计算机能够解释这些知识，并协同工作 完成不同的计算任务。 胜利学院在线考试系统的设计与实现 x m l 的本质特点是表达知识的语义。具体地包括： 有助于构造三层的应用框架。x m l 能集成不同的数据源，并与分布式对象技术 相结合，构造三层的应用框架。 可在本地进行个性化计算和处理。在客户端处理数据，减轻了服务器端负担， 并且可根据不同用户的要求作相应的处理。 各种编辑操作非常方便。特别是支持对文档局部进行更新，减少了数据传输量。 广泛的适用性。支持多种应用环境，具有跨平台、跨空间和跨设备的优点，适 合网络传输。 表达知识能力强。x m l 主要是描述数据本身而非数据的显示格式，因此它特别适 合知识表示。 ( 3 ) a d o n e t 特术 a d o n e t 扩展丰富，并且支持综合松散的数据访问需求、多层w b e 应用程序及w e b 服 务。a d o 实际上是一组优化的访问数据库专用对象集，为a s p n e t 提供了完整的站点数据 库访问解决方案。通常，它利用许多扩展丰富的对象模型，a d o n e t 提供了多种方法用 于解决一个特定问题。a d o n e t 是重要的应用程序级别的接口，用于在m c i o r o s f t n e t 平 台中提供数据访问服务。a d o n e t 是专为基于消息的w e b 应用程序而设计的，同时还能 为其他应用程序结构提供较好的功能。通过支持对数据的综合访问，a d o n e t 减少了与 数据库的活动连接数目( 即减少了多个用户争用数据库服务器的有限资源的可能性) ，从 而实现了最大程度的数据共享。它可作用于服务器端，以提供含有数据库信息的主页内 容。通过执行s q l 命令，让用户在浏览器界面中输入更新和删除服务器的数据库信息。 a d o 使用内置的r e c o r d s e t s 对象作为数据的主要接口，并可使用v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t 语言来控制对数据库的访问及查询结果的输出显示。a d o 可连接多种支持o d b c 的数据库， 女h s q l s e r v e r 、o r a c l e 、i n f o r m i x 等。 a d o n e t 提供几种数据访问方法。如果w e b 应用程序或x m lw e b s e r v i c e s 需要访问多 个源中的数据、需要与其他应用程序( 包括本地和远程应用程序) 相互操作或者可受益于 保持和传输缓存结果，则数据集是一个极好的选择。作为一种替换方法，a d o n e t 提供 数据命令和数据读取器以便与数据源直接通讯。使用数据命令和数据读取器直接进行的 数据库操作包括：运行查询和存储过程、创建数据库对象、直接更新和删除。 a d o n e t 弓l 入的一个重要变化代替了a d o r c c o r d s c t 对象。d a t a t a b l e 表示来自一个表的 行集合，在这方面它与r e c o r d s e t 类似。d a t a s c t 表示d a t a t a b l e 对象的集合，及与其它表绑 大连理工大学专业学位硕士学位论文 定在一起的关系和限制。实际上，d a t a s e t 是具有内置的扩展标记语言支持的内存中的关 联结构。它也可作为x m l 数据流被序列化，因而非常适合于不同类型平台间的数据传输。 ( 4 ) s q l s e r v e r 2 0 0 0 技术 s q l s e r v e r 2 0 0 0 是微软公司在s q ls e r v e r 7 0 版的基础上新推出的数据库产品，它 扩展了s q ls e r v e r 7 0 版的可靠性、质量以及易用性。它还包括许多新功能以提高系统 的执行性能，而且使得数据库的管理工作变得更加轻松易学，这些功能进一步将s q l s e r v e r 确立为o l t p 、数据仓库以及电子商务应用程序的最佳数据库平台，使全部用户， 包括应用程序员、d b a 管理员和终端用户受益非浅。 非过程化语言 s o l 是一个非过程化的语言，因为它一次处理一个记录，对数据提供自动导航。s q l 允许用户在高层的数据结构上工作，而不对单个记录进行操作，可操作记录集。所有s q l 语句接受集合作为输入，返回集合作为输出。s q l 的集合特性允许一条s o l 语句的结果 作为另一条s q l 语句的输入。s q l 不要求用户指定对数据的存放方法。这种特性使用户 更易集中精力于要得到的结果。所有s q l 语句使用查询优化器，它是r d b m s 的一部分， 由它决定对指定数据存取的最快速度的手段。查询优化器知道存在什么索引，哪儿使用 合适，而用户从不需要知道表是否有索引，表有什么类型的索引。 统一的语言 s q l 可用于所有用户的d b 活动模型，包括系统管理员、数据库管理员、应用程序员、 决策支持系统人员及许多其它类型的终端用户。基本的s o l 命令只需很少时间就能学会， s q ls e r v e r 提供程序的连接字符串，存在很多属性，但是常用的属性并不多，数据库连 接字符串的常用方法举例如下： c o n n e c t i o nt i m e o u t ( 连接超时时间) ：当数据库连接发生错误时，系统会再次尝试 连接数据库，在关闭数据库连接所经历的时间长度，系统默认的时间为1 5 秒。 2 5 考试系统安全性问题 考试系统的w e b 化同时也带来了相关的安全问题，如果这些问题得不到解决，考试 这一特殊应用所要求的公正性、客观性无法保证，考试也就失去了意义。在网络考试系 统中，不仅包含认证、数据保密、数据完整性、访问控制等一般性安全问题，还存在以 下一些特殊的安全问题。 ( 1 ) 作弊防范 胜利学院在线考试系统的设计与实现 作弊防范主要是保证考生独立完成考卷，保证考试的有效性。一方面需要采取人为 措施或特殊的监视设备防止考生获取他人帮助，另一方要限制网络通信，防止考试信息 的传入传出。 ( 2 ) 防考题泄漏 一方面要采取适当的措施防止考生在考试时利用网络将试题传输到场外，另一方面 是防止考生将试题保存在磁盘上后待考试完毕取回。 ( 3 ) 服务器端考题加密 由于网络入侵日趋频繁，需要有一种方法保证即使入侵者攻破了整个系统，获得了 最高权限，也无法获得试题的真实内容。因此服务器端存放的试题除了利用数据库本身 的安全机制进行保护外，还必须采用再增加一道加密防范，在本系统中采用p k i 认证体 系。 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 3总体设计 3 1系统功能结构的概述 计算机考试系统是以校园网为基础，服务于教务管理，利用先进的计算机技术、网 络技术、数据库技术、认证技术和数据加密技术等，通过计算机和网络来完成考试报名、 身份认证、抽题组卷、下传考题、上传考试结果，学生的全部考试过程在计算机上进行， 并由计算机自动或在人工干预下完成试题的评阅，能自动进行试卷分析、数据统计，还 可以根据需要生成试卷和练习等等。任何一种考试的流程都是基本一致的，都要经过由 出题人出题成卷到考生进行考试，然后考生考完交卷，最后将试卷送至评判人员进行判 分，其中考试阶段还要有监考人员进行监考。 ： 前台的显示主要是根据管理员设置的题型和考试信息，从数据库中提出一定数量的 试题，形成一套完整的试卷，前台功能示意图如3 1 所示。 考生登录 i + 获取用户角色 上 随机获取试卷种类 土 随机生成试卷 显示试卷 占 结束 图3 1 系统前台结构图 f i g 3 1s y s t e mo n s t a g es t r u c t u r ed r a w i n g 系统的功能设计是按照现实的考试流程来进行设计的，首先是科目的设置，试卷信 息的设置( 如题型、题目数、每道题的得分、总分等) ，然后是题库的管理，添加、编辑、 胜利学院在线考试系统的设计与实现 删除试题等功能；第三个功能就是成绩管理，包括考生成绩的查看和试题的审批；再则 就是用户管理就是所有注册考生的管理、删除等操作。 管理员的管理：普通管理员和超级管理员权限不同，超级管理员有权限操作后台的 所有信息，而普通管理员权限受到一定的限制。 3 2 在线考试系统模块的流程设计 从功能上来分，该系统大体上分为4 个模块：考生管理、后台管理、统计分析、数 据维护工具及二次开发接口各个模块。 ( 1 ) 考生管理模块：通过后台管理设置，允许考生参加考试、作业、练习等，并且 能进行查询成绩、答卷，分析个人知识掌握情况等，流程简介如图3 2 。 n 图3 2 考生模块流程图 f i g 3 2 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