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东南大学硕十学位论文 g a d 在线考试系统的设计与开发 研究生姓名：张保 导师姓名：任柑平副教授 学校名称：东南大学 摘要 计算机辅助殴计c a d 是现代j + 群及产品设计的先进技术，在l ：业各领域有着f “泛的应用和重要 的推价值。c a d 人才培训是c a d 技术推应川的基础和保证，为了对c a d 人才进行技术鉴定考试， 本文对基于w e b 的c a d 在线考试试系统进行了深入研究。 系统体系架构采用三层b s 模式，该模式具有安全、可扩展、易维护的优点。系统模块采用自 顶向下、逐层分鳃的结构分析方法进行设计。结构化分析方法使得系统模块相对独立，功能统一。 同时，系统具有更强的灵活性和可变更性。 在系统实现过程中，文章对w e b 网络环境下c a d 在线考试系统的组成、运行机制、可麻用技 术和具体实现进行了深入的分析，全面阐述了帮个系统的开发原理、总体规划、设计思想及关键模块 的实现细肯。文章对题库系统的基础数据结构设计、细卷策略设计等关键问题进行了较为详细的分 析与阐述，以确保所实现系统的安全性、科学性、公平性。系统实现的功能主要包括题库管理、考 生信息管理、组卷管理、在线考试、自动评阅、成绩发布等核心模块及其它一些辅助功能。 目前己经初步完成了该系统的测试，能在考生考试结束后及时地给出成绩，以及给出考试错误 原因的提示信息，实现了预期的目标，各项功能满足预期的要求。 关键词： 设计与实现；在线考试系统：c a d ：试题库：n e t 查塑查兰堡主堂垡垒壅 一一 d e s i g no f c a do n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m b yz h a n g b a o s u p e r v i s e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rr e n z u p i n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ( c a d ) i sa na d v a n c e dt e c h n o l o g yo fm o d e me n g i n e e r i n ga n dp r o d u c td e s i g n ， w h i c hh a saw i d er a n g eo fa p p l i c a t i o ni nt h ei n d n s t r i a la r e a sa n di m p o r t a n tp r o m o t i o n a lv a l u ec a d t r a i n i n gi st h ef o u n d a t i o na n dg u a r a n t e eo f p r o m o t i n gt h eu s eo f c a dt e c h n o l o g y f o rt h ep u r p n s eo f c a d t e c h n i c a li d e n t i f i c a t i o ne x a m i n a t i o n t h ew e b b a s e dc a ds y s t e mo n l i n et e s te x a m i n a t i o n sw e r ed e e p l y r e s e a r c h e di nt h ep a p e r t h ef r a m e w o r ko ft h es y s t e ma d o p tt h r e e - t i e rb r o w s e r s e r v e rm o d e i th a st h ea d v a n t a g eo fs e c u r i t y , m a i n t a i n a b i l i t ya n de x t e n s i b i l i t y t h es y s t e mi sd e s i g n e db ym e a n so f “t o pt ob o t t o m ”a n d “d e c o m p o s eb y 1 a y e r s ”w h i c hm a k e st h es y r s t e mm o d u l et ob em o r ei n d e p e n d e n t ，a n dt h ef u n c t i o nt ob em o r em l i f o m l t h e nt h es y s t e mc a nb em o r ef l e x i b i l i t ya n dv a r i a b i l i t y i bt h es y s t e mi m p l e m e n t a t i o np r o c e s s ，t h ec o m p o n e n t ，o p e r a t i n gm e c h a n i s m ，u s a b l et e c h n o l c l g ya n d s p e c i a lp r o g r e s so fc a do n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e mu n d e rt h ew e bn e t w o r ke n v i r o n m e n tw e r ea n a l y z e d i n t e n s i v e l yi ni t w h i c ha l s og i v eac o m p r e h e n s i v ee x p o s i t i o no fi t sp r i n c i p l e sa n dt h e o r i e s ，g e n e r a lp l a n ， a n ds t e p so ft h ed e v e l o p i n go fk e ym o d u l ed e t a i l s t om a k ei ts a f e r ，f a i r e ra n dm o r es c i e n t i f i c ，t h i st h e s i s a l s oa n a l y z e da n de x p l a i n e di nd e t a i l st h ed e s i 鼬o ft h eb a s i cd a t as t r u c t u r ea n dt h es t r a t e g i e so fm a k i n gu p t e s t s t h ef u n c t i o no f t h i ss y s t e mm a i n l yi n c l u d et h ee x a m i n a t i o nq u e s t i o nb a n k s ，t h es t u d e n t s i n f o r m a t i o n ， m a k e u po ft e s t s ，t h eo n l i n et e s t i n g ，t h ea u t o m a t i cs c o r i n ga n dt h er e l e a s eo fs t u d e n t s s c o r e s a n d p e r f o r m i n gs o m eo t h e r s n o wt h es y s t e mh a sc o m p l e t e di n i t i a lt e s tt r i u m p h a n t l y t h ee x a mr e s u l t sa n dm i s t a k ec a u s e sc a l lb e g i v e na f t e rt h ee x a m ，t h i ss o f t w a r ea c h i e v e di t sd e s i r e do b j e c t i v e s ，a n dw o nt h ef u n c t i o n sr e q u i r e d ， k e yw o r d s ：d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ：t h eo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m ：c o m p u t e r a i d e d ) e s i g n ；t e s tq u e s t i o n sl i b r a r y ； n e t i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：至矗玉盐 日期：a , 9 。g 3 3 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公和( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：j 歉驿一导师签名： 日期炉 1 1 课题的背景和意义 第一章绪论 随着计算机应用的发展，许许多多的考试已改革为利用计算机进行。纯粹基于单机的考试系统， 这种形式相对于传统的人i ：方式米说，无疑进步了不少，但它的效率依然有待提高。比如全国计算 机等级考试，备校每年组纵等级考试，在考试f 订要将考试系统安皱剑各考试机上，考试结束后要进 行答案同收，这些j 二作需要人：l 处理，而且都是逐台计算机进行，其过程相当的复杂，需要大量的 时间和人力。 基于w e b 技术的网络考试系统可以借助于遍布全球的因特网进行，一次考试既可以在本地进行， 也可以往异地进行，大大扩展了考试的灵活性。试卷可以根据题库中的内容即时生成随时修改，可 避免考试前的乐题；而且可以采用大鼍标准化试题，使燃计算机刿断，大大提高阅卷效率；直接把 成绩送刮数据库中，进彳了统计、排序等操作。所以网络考试是考试方法的一场变革，试题内容放在 服务器上，考生通过姓名，准考证号码和口令进行登录，考试答案也存放在服务器中，这样考试的 公平性、答案的安全性可以得剑有效的保证”1 。冈此，采朋网络考试方式将是今j f 亓考试发展的趋势。 所谓在线考试，也就是通过网络环境，让考试者在连接剑网络中的计算机上进行考试答题。在 线考试中，试卷是从服务器的数据库中抽取试题后动态生成的；考试者的答案是通过网络传输而将 记录在服务器中；试卷提交后，阋卷i 作是由计算机自动进行的，并产生考生的最终的成绩。要实 现以上的最终目标，一个完整的在线考试系统在功能上就应有试卷部分和考试管理部分。试卷部分 主要实现生成试卷、接受考生登录的基本信息、记录试卷答案、完成试卷批阅。考试管理部分主要 是对考试信息_ 手i j 试题库的管理。相对丁传统的卷面考试而言，利用计算机进行的在线考试具有如下 优势： ( 一) 客观性强 传统的卷面考试般一次考试试题套数较少，试卷整体覆盖面有限，容易形成小范嗣复习或猜 题等倾向，影响了测试的客观性；另一方面也容易形成作弊现象：计算机考试系统采j 1 4 j 随机抽题组 卷的方式，试题抽取面相对较人，并且同时生成多套试卷。试卷整体覆盖面人，可基本反映考生的 实际水平，从而保证测试的客观准确性。 ( 二) 保密性好 传统的卷面考试从出题到印刷、下发试卷等环节需要较跃的时间，接触的人员相对较多，给保 密r 作带来一定凼难：而计算机考试系统则采用试题库方式来提供考试题来源，考前无任何成套试 卷，考试时考生考卷由计算机现场随机生成，备考生试卷不完全相同，避免相互参看导致作弊现象 或不公平成绩等：试题库中可指定专人负责管理，从而增强保密性。 ( 三) 迅速准确，公平公止 对于准确化试题而言，计算机考试系统可自动评分，迅速准确，无任何人为因素，从而避免人 为误差及人情等问题，保证试题的公平公正。 ( 四) 便于组织大规模的异地实时考试 以网络技术为支撑的现代化计算机应用，已经是具备较大的规模并相当普及，利用计算机网络 组织实施人规模的异地实时考试已成为现代考试中的一种重要的方式。依照传统的方式，1 0 0 个班， 平均每个坍4 5 名学生，那就至少有4 5 0 0 份答卷，按每人评卷一份至少需要3 分钟计算，4 5 0 0 份就需要 大约9 天，但若采用在线考试系统只需要一天即可完成。 1 2 国内外研究的现状 考试使用计算机的尝试是从计算机类考试开始的，从九十年代开始，我国的多项全国性计算机 考试开始使川计算机进行测试。1 9 9 1 年开始的计算机软件专业技术水平考试；1 9 9 4 年起开始的由国 家教委考试中心主办、教育部批准的非计算机专业全国计算机等级考试等。这些使_ j 计算机的考试 旨任普及计算机应用知识和使州能力，住卒十会上有j 泛影响，虽然它们适用的系统经历了几次升级， 考试的内容也随着计算机软硬件的发展不断更新变化，但基本的考试形式一直延用至今。另外，人 东南人学侦j ：学位论文 事系统为评定职称开辟的计算机应用水平考试，财务系统推出的会计电算化考试等都是在计算机上 进行的。使用计算机进行考试是教育评价的一次飞跃，在考试中计算机取代了纸和笔，引发了考试 内容、方法和形式的深刻变革。 ( 1 ) 北京师范入学现代教育技术研究所的何克抗、余胜泉研究开发成功基于w e b 的通用题库 系统。它具备传统单机考试系统不具备的一些特点：集中管理，共享使1 【i j 。为了保持题库的高质量， 题j 车由统一的权威机构来进行维护和管理：开放使用，广泛征集试题和测试样本。用户只要通过浏 览器连接上网络，便可以使_ l f j 题库包括提交试题，参加测试等。该系统提供远程考试组卷、远程考 试、阅卷、统计与分析以及题库管理的功能。 ( 2 ) 全美测评软件系统( 北京) 有限公亓】( a m e r l c a nt e s t i n ga u t h o r i t yi n c 。简称a t a ) 是一家提供考 试技术服务和考试内存服务的专业公司，为全社会提供多种内容的考试和培i ) l l l j a 务，开创了一个以 考试为核心的新行业。a 1 1 a 开发成功的e t e s t i n g 智能控制网络化全程自动考试系统是一个由远程网 络化考试管理、数字化电子题库、智能化考务管理和智能化考试结果评判等多种技术构成的先进的 考试技术平台。该系统采用真实的环境操作模拟技术，突破了传统考试技术的限制，不仅可以测试 传统的理论题，而且可以对各种应用操作技能进行测试，在全国率先实现了无纸无盘化考试、智能 化网络远稃拧制与管理。该系统伞稗门动跟踪记录操作者的每一个操作步骤，实时地进行过程评判 和结构评判，亓根据需要对考生作出准确龄化地评价，整个评判过稗无人为干预，确保考试的科学、 客观、统一和公止。该系统的整个考试过程均由中心服务器自动控制，并能由人j ：远程监控，还能 实现随时报名、即时组织考试，真上e 脱离了考试盘和考卷，步入评先进行列。这套系统目前已应用 到教育部考试中心的n i t 考试、人事部的职称考试弄i l 劳动部的高新技术考试中心，取得了明显的效 果。e - t e s t i n g 系统本身集成了信息技术、网络技术及计算机技术，运用科学的管理方法和先进的教 育理念和教学方式，合理地组织和管理培训课程及人员，为学生提供个性化、智能化、充分交且的 专业培训。e - t r a i n i n g 系统由丁采t e j 了动态模拟技术( d & t ) 和智能判定技术( i a s ) ，使它具有极强的真 实性、互动性和实时性。该系统可以模拟全真环境，允许老师或学生的参与操作，相当于提供了一 个智能化的网络虚拟教室。 ( 3 ) 加拿人字源集团独资的北京奥兹教育网络系统有限公司( o z t i m e 奥兹时代) 是全球e 1 e a r n i n g 行业内领先的教育培i ) j l n 务与现代远样教育解决方案提供商。该公司采用培训考评一体化发展方向， 拥有一个优秀的综合应用平台一紫晶远程教育平台，采用适应市场的商业模式一可接受、标准化、 可复制，能够使得合作伙伴有信心和积极性，技术上完全实现了网络化、多媒体化和实时交互化。 不仅为用户提供一系列丰富的面向职业成长的培训教程，还与国际证书和国内权威机构合作对学员 进行考评。目前奥兹时代已与中央电大、清华大学继续教育学院等机构建立了合作关系。 ( 4 ) 美同p r o m e t r i c 有限公司是全球最人的计算机化认证考试服务公司，总部伊丁- 美国马里兰 州巴尔地摩市。它是计算机化评估和认让的全球领袖，开创了计算机化考试技术和管理标准，在t h = 界的6 大洲1 4 1 个国家建立认证考试网络，可川2 5 种不同语言提供2 4 0 0 多种考试，提供六十多家 世界知名i t 公司的认证考试，如m i c r o s o f t 、o r a c l e 、c i s c o 、s u n 、h p 、i b m 、l o t u s 等等。p r o m e t r i c 提供的远程考试方案是一个可以任意时间、任意地点举办的，在代理环境( p r o c t o r e d ) 下的安全在线考 试。它提供了单项、填空、简答等多种可选择的题型。只要能够访问i n t e m e t ，就可以马上创建一个 在线考试，并且让学生立刻开始考试。 通过以上在线考试系统发展现状的介绍，可以看出虽然目前的远稗考试已取得了较大发展，但 是系统在很多方面还不是很完善，使得远程考试在短时间内难以完全取代传统的正式考试。现有的 远程考试主要存住以卜+ 的不足：可扩展性筹、安全性和可维护性筹，人多数是基r 标准化考试的， 雉以满足复杂细卷条件的要求，当纲卷条1 ，f ：过多时，组卷速度慢，组卷成功率低等。这些缺陷使得 目前的在线考试系统难以大规模庶_ h jf 正式的考试中。但是关于c a d 专业理论考试的题库几乎没 有。 1 3 基于w e b 技术的c a d 理论 计算机辅助设计( c a d ) 是指利川计算机软件、硬件系统辅助r 稃技术人员对产品或：程进行设 计、分析、修改以及交互式显示输出的一种方法( 或手段) ，是一fj 多学科的综合性应川技术。它是 随着计算机和现代设计技术发展而形成的一门新技术。 经过3 0 多年的发展，c a d 技术已经被广泛应剧丁| 机械、电子、航空、航天、汽车、船舶、轻工、 纺织、化工、环保、建筑、工程建设等各个领域：c a d 技术是电子信息技术的重要组成部分，是信 2 绪论 息技术在工业领域的一项重要应用，也是现代设计工程的关键技术内容。c a d 技术的普及应用是企业 提高产品质量、增强竞争能力、加速产品更新换代、进入国际市场的有利手段，大力发展和应用c a d 技术，必将会对我国经济建设和社会发展产生巨大的促进作用。大力推广和普及c a d 技术具有非常重 要的现实意义。 众所周知，c a d 人才培训是开展c a d 席用i ：程的重要环节之一。只有广大的t 稃技术人员掌握了 c a d 技术，才有町能使之转化为巨人的生产力，才能促进c a d 应川l ：程向纵深方向发展。c a d 麻用l = 程协调指导小组把c a d 技术人才的培训i 。作放在c a d 应川【：程“先行一步”的战略位置来抓，并把建 立全国c a d 应用培训网络、开展c a d 技术培训1 j 作纳入了国家“八五”科技攻关项目，有组织、有计 划、有步骤地开展c a d 技术培训i ：作，以满足c a d 应用二程的需要”。 从上个世纪9 0 年代开始，我国就开始了大规模的c a d 技术普及推广工作，到目前为止，企业、 科研院所、1 ：科大专院校等单位的普及r ：作已经进入相对成熟阶段。随着现代先进制造技术的发展， c a d 技术已经进入了迅速发展时期。目前企业对下程及产品设计等技术人员的要求从过去的只能绘 制一些简单的二维幽形发展剑要求他f i j 既博得c a d 基本理论知识，又能够熟练绘制二维、三维图形， 还可以做一些c a d 技术的_ 二次开发i ：作。企业对c a d 人才的数量有较大需求，同时对c a d 人才的质量、 培养规格、层次相对有很高的要求，1 ：程技术人员的c a d 技术水平及其考核己经成为企事业单位进 行职称晋升、上岗资格考核等：作的重要的内容之一。 全国c a d 麻用培训网络南京中心是华东地区六省一市的c a d 认证与培训的中心。南京中心 现在有二级网点共1 2 6 个，2 0 0 6 全年培训并签发证书超过5 0 0 0 0 人次。结合c a d 自身的特点和网 络技术的发展的情况下，全国c a d 应刚培训网络南京中心提出“c a d 在线考试系统的设计与开 发”课题是适应当前社会要求的，对我国c a d 技术的普及、发展具有重要意义。 1 4 本课题主要工作 c a d 技术水平考试应该进入到一种标准、等级、客观、全面的考察学习者水平的阶段，应该使其 成为面向社会的标准考试。对基于w e b 的c a d 在线考试系统展开研究，目的是研究开发一套c a d 在线考 试系统，为c a d 技术人才培训与考核及准确评价c a d 人才技术水平提供坚实可靠的科学依据。本文利 用网络和数据库技术，结合目前宽带网的有利优势，应j ： j a s p n e t 技术，论文作者开发了基于b s 模 式多用户在线考试系统这一程序。它运用方便、操作简单，效率很高( 同时，它要求计算机配置也很 高，尤其是服务器端) 。整个系统将被设计成具有易修改和扩展的特性通用考试系统，现阶段具有用 户注册、多川户同时在线考试、动态随机出题、自动阅卷，试题录入、修改题库、片j 户管理、科目 管理、管理员管理、分数管理嚣重要功能，也就是说实现了真止的无纸化考试，满足任何授权的考 生随时随地考试并迅速获得成绩，同时也大人减轻了教师出题、出题和阅卷等繁重的工作量。 本论文主要研究以- 卜内容： ( 1 ) 主要阐述课题的研究背景和研究意义和c 仰技术在工业发展中的作用； ( 2 ) 选择本系统采用s s 的体系结构：a s p n e t 为开发环境：数据库使用s q l2 0 0 0 数据系统； ( 3 ) 对本系统进行总体设计，划分系统的功能模块，建立系统数据库； ( 4 ) 实现客观题的自动判卷以及评分结累的口动上传： ( 5 ) 实现土脱题的自动上传； ( 5 ) 讨论系统的安全性。 1 ，5 本章小结 本章主要讨论了本课题的研究背景和研究意义，简单介绍了在线考试的国内外的研究现状，并 通过对现行系统存在问题的分析提出了本课题的研发目标，从而为进一步的开发指定个明确的思 路。最_ | 舌通过对c a d 技术特点的分析，提出开发一套基t - w e b 技术c a d 在线考试系统。 东南大学硕上学位论文 第二章在线考试系统关键技术介绍和分析 基于n e t 的w e b 在线考试系统是基于n e t 技术开发的b s 架构应用程序，本章将对系统结构、 设计和开发的相关知识进行研究。 2 1 在线考试结构体系 2 i 1 客户n 务器( c s ) 二层结构 2 0 世纪8 0 年代后期，由于微机性能和处理能力的迅速提高，以及对信息共享要求日益强烈， 以个人计算机为主体的微机网络的发展己经成为不可逆转的潮流，出现了客户n 务器的体系结构。 在我国信息管理系统2 0 多年的戍_ i j 中，其核心技术就是客户端服务器( c l i e n t s e r v e r ，简写为c s ) 二层体系结构。一端是客户机，一端是服务器。 从硬件角度来看，客户月r 务器结杠j 是指将某项任务在两台或多台机器之间进行分配，其中客户 机( c l i e n t ) h j 来返行提供用户接口和前端处理的席川程序，服务器( s e r v e r ) 提供客户使用的各 种资源和服务。从软什角度来看，客户n 务器结构是指把某应川或软件系统按逻辑功能划分为客户 软件部分和服务器软件部分。客户软f 卜一般负责数据的表示和麻_ j ，用以接收用户的数据处理请求 并将之转换为对服务器的请求，要求服务器为其提供数据的存储和检索服务；服务器端软件负责接 收客户端软件发米的请求并提供相麻服务。它集中了大小型系统和文件服务器的优点，并有更好的 系统开放性和可扩展性，同时定义了客户机如何与服务器连接，以实现数据和应用的共事，并利用 客户机的处理能力将数据及应用分布到多个处理机上。 在这种模式下，所有的应用逻辑均驻留在客户( c l i e n t ) 端，而服务器( s e r v e r ) 则成为数据 庠服务器负责各种数据的处理和维护。茯i 此服务器( s e r v e r ) 变得很“瘦”，被称为“瘦服务器 ( t h i ns e r v e r ) ”。上之相反，这种模式需要住客户端运行庞人的应用程序，使其成为“胖客户端 ( f a tc 1 i e n t ) ”。 该结构有如下特点： ( 1 ) 客户机是智能化的，它向用户提供界面，并把用户的命令进行转换，变换成服务器能理解的语 言传给服务器，还可把服务器传回的结果交给h j 户； ( 2 ) 由于c s 结构是以局域网( l a n ) 为基础，因此，具有较强的事务处理能力和较快的数据传输能 力； ( 3 ) 减轻网络通信负担，提高网络利用率； ( 4 ) 抗灾能力强。 随着c s 模式麻州范围的不断扩大，这种结构带来的问题日益明显，主要表现在： ( 1 ) 由丁应用程序分散在不同的客户端上，当客户端硬件升级时，应用软件必须同步升级，造成 应用软件的维护凼雉，对网络管理的难度加人。 ( 2 ) 开发成本高，兼容性和扩展性差，升级困难等。它是以单一服务器局域网为中心，难以扩展 到大型广域网或i n t e r n e t ；软硬件的组合及集成能力有限，系统缺乏灵活性：企业业务逻辑发生变 化时，客户端维护费j f j 较高，系统资源浪费丈。为了使客户端“减肥”，- 出现了三层客户服务器结 构。 2 1 2 客户n 务器( c s ) 三层结构： 若只将表示逻辑置于客户机中，客户端成为“瘦客户端( t h i nc 1 l e n t ) ”，业务逻辑既不放在客 户机中。也不放在服务器端。它仅次于客户机和服务器之间的是中间层( m i d d l et i e r ) ，这个中间 层由应用服务器组成，它包含了人鼍从客户端划分出来的一部分应用及其从专_ j 服务器中划分出来 的一部分上作，从而使大量的业务逻辑在中间层( 应用服务器) 中实现；数据逻辑放在数据库服务 器上，从而形成三层c s 结构。 4 第二章在线考试系统关键技术介绍和分析 三层c s 结构模型的优点是： ( 1 ) 整个系统被分为不同的逻辑块，层次清晰。且相互独立； ( 2 ) 肥客户机”变成“瘦客户机”； ( 3 ) 开发和管理的r 作向服务器方转移，使得分布数据处理成为可能 ( 4 ) 管理和维护变得相对简单。 2 1 3 浏览器r 务器( b s ) 结构： 随着冈特网浏览器的功能越米越强大，在许多场合下，浏览器可以取代c s 结构中的客户端软 什。只要开发一套廷行丁服务器的网络软1 ，i ：，在客户端可以直接使用浏览器进行数据的输入和输出， 而不必为客户端开发特定的软件。b i s 住2 0 世纪9 0 年代末期开始盛行，是目前最流行的网络软件 系统结构，它止逐渐取代c s 结构，成为主流的网络信息系统开发模式。 b s 模式采用二层体系结构，表示层( p r e s e n t a t i o o n ) 、功能层( b u s i n e s sl o g i c ) ，数据层( d a t a s e r v i c e ) 被割成三个相对独立的单元”： 第一层表示层： w e b 浏览器在表示层中包含系统的显示逻辑，位于客户端。它的任务是由w e b 浏览器向网络上 的某一w e b 服务器提山服务请求，w e b 服务器对川户身份进行验证后用h t t p 协议把所需的主页传送 给客户端，客户机接受传米的土页文件，了f 把它显示在w e b 浏览器上。 第一二层功能层： 具有应用程序扩展功能的w e b 服务器在功能层中包含系统的事务处理逻辑，位于w e b 服务器端。 它的任务是接受用户的请求，首先需要执行相麻的扩展应朋程序与数据库进行连接，通过s q l 等方 式向数据库服务器提出数据处理申请，而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给w e b 服务器， 再由w e b 服务器传送回客户端。 第二层数据层： 数据库服务器在数据层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端。它的任务是接受w e b 服务器对数据库操纵的请求，实现对数据库查啕、修改、更新等功能，把运行结果提交给w e b 服务 器。 b s 结构的优势： 1 ) 界面统一、使用简单。用户端只需安装单一的b r o w s e r 浏览器软件( 如i e 、n e t s c a p e 等) ， 不需要像c s 结构中那样安装数据库客户端软件、应用软件等，操作界面简单统一。 2 ) 易丁二维护。由于用户端无需安装专用的软件，对应_ l j | 系统进行升级时，只需更新服务器端的 软件，减轻了系统维护与升级的成本与i 作量，使用户的总体拥有成本( t c o ) 大大降低。 3 ) 扩展性好，有效保护企业投资。b s 模式由丁| 采用标准的t c p i p 、h t t p 协议，它可以使网管 系统与i n t e r n e t i n t r a n e t 有机结合，具有良好的扩艘性。 4 )信息共享度高。h t m l 是数据格式的一个开放标准，目前大多数流行的软件均支持h t m l 。同时 m t m l 技术使得b r o w s e r 可访问多种格式文件。 5 ) 跨平台，更多选择一一所有应_ l f j 系统均具有跨平台的特性，适应任何主流平台。包括 w i n 2 0 0 0 n t ，l i n u x u n i x f r e e b s d s u n s o l i r a s 等，支持无线w a p 、x m l 、x s l 、删l 等标准，它可以 在任何时间、任何地点( 没有局域、广域之分) 、以任何接入方式( 有线或无线连接) 实现跨平台的网 络实时操作，拥有强大的扩展性和开放性、安全性、稳定性。 采用三层体系结构的b s 模式把用户的接入服务、事务服务、数据访问服务分离开来，这样不 仅增加了信息的服务量，也增加了系统信息访问的安全性。同时，将客户端的人部分操作都移到服 务器，不必为客户端开发特定的软件，可以将管理员从繁重的维护工作中解脱出来，有利于软件的 维护升级。 2 1 4c s 结构和b s 结构的比较 由于i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展，互联网应用的日渐普及，尤其是基于w e b ( h t m l 、h t t p ) 的信 息发布和检索技术、j a v a 跨网络操作计算技术以及c o r b a 网络分布式对象技术的有机结合。导致了整 个麻州系统结构从c s 向b s 结构的转变。统结构从c s 向b s 结构的转变。c s 结构与b s 结构的 主要区别如表2 1 。 东市大学硕j 学位论文 表2 1c s 结构与b s 结构的区别 比较内容c l i e n t s e r v e r 结构 b r o w s e r s e r v e r 结构 根据系统规模需要较高的硬件配置；需要一般的硬件配置，没有特殊要 对客户端硬件配置要 一般建立在专川的网络上，小范围里求：建立在广域网之上的，不必是 的网络环境局域网之间再通过专门专门的网络硬件环境，例如电话上 求 服务器提供连接和数据交换服务网，租刚设备 系统维护复杂；由于整体性，必须整 良好的系统维护性，代价很小；构件 体考察，处理出现的问题阻及系统升 系统的可维护性个别的更换，实现系统的无缝升级， 级，升级难，可能是再做一个全新的 系统维护开销减剑最小。 系统 具有良好的系统性扩展性，可随用 系统功能的可扩展性一般系统旦定置好。扩展性较差。 户需求增加新的功能 系统使用的难易程度一般要经过专门的培训才能使用不需要专门的培训 建立在广域网之上，对安全的控制 面向固定的用户群，对信息安全控制能力相对弱，面向不可知的用户群， 对安全的要求程度 能力很强，适于高度机密的信息系统 适合发布公开信息 可以不可避免的挚体性考虑，构1 ，| ：的 重川性不如在b s 要求f 的构件的多重结构，要求构件相对独立的功 软件重用性 重_ l i j 性好。能，能够相对较好的重用 处理用户面同定，并有在相同区域，面向不同的用户群，分散地域，这是 安全要求高需求，与操作系统相关。 c s 无法作剑的，与操作系统平台 处理问题 应该都是相同的系统关系最小 建立在浏览器上，有更加丰富和生 多是建立的w i n d o w 平台上，表现方 动的表现方式与用户交流， ：且丈 用户接口 法有限，对程序员酱遍要求较高 部分难度减低，减低开发成本。 2 1 5 本系统结构体系的选择 随着计算机及网络技术应川范围不断扩人，不仅局部网内的终端在不断增加，网络麻用的硬件 平台已经比较完善，资源共享已经成为网络廊，【 j 发展的趋势。由于b s 架构与c s 架构相比具有安 全、可扩展、易维护锋优点，所以b s 架构已经成为当今应用软件的首选体系结构，而采j j c s 架 构显然增加了系统安装和维护的上作量，并且不利于今后系统功能的扩展。另外浏览器作为客户 端，使界面设计简单明确，按照比较典璎的网页布局设计模块之间相互链接，提供相关帮助信息， 使程序更具可操作性；从系统需求来看，c a d 在线考试系统比较复杂，需要t 【 j 数据库存储大肇的题库 数据暑| 系统信息。同时，随着c a d 技术不断发展的需要，系统可的数据要不断更新，安全性和可扩展 性提出了较高的要求。冈此，c a d 在线考试系统实际需要，考虑到便于集中管理、系统安全、可扩展、 易维护等方面的冈素，系统决定采川二层g s 架构进行设计和实现。 2 2 关系数据库管理系统( r d b m s ) 由于c a d 在线考试系统是一个典型的数据库应用系统，因而选择一个良好的d b m s 是系统实现的 6 第二章在线考试系统关键技术介绍和分析 另一个重要环节。d b m s 是管理数据库席用软件的，应用程序必须通过d b m s 访问数据库。一般来说 现代的d b m s 具备以f ) l 个功能：提供高级的h i 户接口：通过d b m s ，用户看到的数据是数据的逻辑 形式，操纵数据库的语言是非过程数据库语言，这两者构成了d b m s 与用户的基本接口”1 。 查询处理和优化：用户闱非过程数据库语言查询数据库，而查询处理过程的拟订和优化由d b m s 来完成。 并发控制：随着网络技术的发展和多川户、多任务系统的瞥遍使刚，现代的d b m s 通常允许多个 用户并发的使川数据库，这就需要d b m s 具有并发控制机制以避免由丁多个应用程序同时访问同一个 数据库而带来的冲突。 事务的恢复功能：为尽可能减少由于故障而引起的数据库数据失效的损失，现代的d b m s 通常具 备恢复功能。 完整性约束检查：由于数据库中的数据是持久和共享的，其正确性十分重要，为保证数据的正 确性，d b m s 提供对数据库数据的语法和语义的检查，数据在语义上的约束称为完整性约束。 t f i 问控制：爿不是任何户可以不加限制的j = f j u j 任何数据库中的数据，d b m s 应有控制_ e j 户访问 权限的功能，即所谓的访问控制功能，访问控制不但可以限制川户的访l u j 范围，而且町以限制用户 可进行的操作。 数据目录管理：数据库中保留的是持久和共享的数据，对数据的定义应不同于一般的程序设计 语言，应独立于应j l l j 程序，长期保留在数据库中，这就构成了数据目录，数据目录的管理是d b m s 的 基本功能。 虽然现有的商业d b m s 系统一般具有上述大部分功能，但各个系统的侧重面尚有些不同，一些大 型的d b m s 如o r a c l e ，s y b a s e 具有较全的功能，并提供良好的客户端开发上具，对采j e jc s 模式设 计的数据库应用系统来说是一个明智的选择。 v i s u mf o x p r o 和微软的a c c e s s 在访问控制、查询优化筲方面有所欠缺，仅适用丁，较小的、安 全性要求不高的数据库应片j 系统，若采川这些d s m s 开发你的应用，意味着你需要住应用程序中做更 多的_ l ：作。 c a d 在线考试系统对数据的安全性要求较高且数据量大，拟采用m i c r o s o f ts o l s e r v e r 作为数 据库服务器。微软的s o ls e r v e r 是种较为理想的d b m s ，具有较强的数据库管理功能及很高的数 据安全性。s q ls e r v e r 是一个关系数据库管理系统，具有查询优化、数据完整性约束、并发控制、 备份和恢复、安全性和授权等功能。且不论是前端开发还是作为后台服务器，s o ls e r v e r 都具有良 好的开发和席硝性能。 m i c r o s o f ts o ls e r v e r 的c 1 i e n t s e r v e r 结构如图2 - 1 所示。 【客户赭应用程潦。矗4 凳二”i l s e r v e r 、 ! 艉务器网络库 萝 羹 氧y f l p d 8 - l i b 占躜q , 揣。 f 开放敦般务：j 渺1 种网糯一j ； 客户端 关系；陛：l i h l 壁垒璺 存储引擎 l 图2 1c s 结构图 由图2 - i 所知。s o ls e r v e r 的客户朋务器结构 由三个层次组成。 第一层是s q ls e r v e r 的客户层，它由d b at = 具、v b ，j d b c 或a s p n e t ( 本系统将要采用的技术) 这类c s 的开发r 具开发的应t e l j 程序组成，朋丁1 支持对s q l s e r v e r 及其管理的数据库的访问。 7 东南人学硕士学位论文 第二层为网络层，c l i e n t 端和s e r v e r 端的通讯通过这一层完成。对于应用者来说这一层是透 明的，只需在配置指明你的s q ls e r v e r 是否在本地。 第二层为s q ls e r v e r 的服务层，它是许多绢件的组合。其中有s q ls e r v e r s e r v i c e ，s q ls e r v e r a g e n t 和s o ls e r v e re n g i n e 。这些组仆协同l 作，为c 1 i e n t 提供服务。 图中的n e t l i b r a r y 实际是支持指定网络协议完成数据传输信息库，客户和服务器间的通信需 要n e t l i b r a r y 的支持。应用系统的客户端程序( 可以是由s q l s e r v e r 的前端工具或是由其它可访 问数据库的语言t 具开发的程序) 利用s q l s e r v e r 的d a t a b a s ea p i 通过网络将客户端请求送往s o l s e r v e r 的服务层，服务的结果将通过网络同送给客户端程序。 2 3s q ls e r v e r 应用程序架构 s o ls e r v e r 应用程序所选抒的体系结构将对开发，部署和管理软件应用产生极人的影响。目前， 可以选择使用儿种应 j 程序结构米实现客户端- n 务器应_ j 程序，常见的应_ l j 程序架构如幽2 - 2 所 示。 图2 2 程序架构图 1 智能服务器( 2 层) 绝大多数处理发生在服务器端，客户端只处理表示层服务，此架构适合于资源匮乏的客户机， 但数据库和业务服务竞争同一个硬件资源，因此服务器可能成为瓶颈。 2 智能客户端( 2 层) 绝大多数处理发生在客户端，服务器只处理数据服务，但网络流量大，事务处理时间长，存在 性能问题。 3 n 层 在数据库服务器端、应用程序服务器端和客户端之间划分处理，此方案从数据库服务中分离出 逻辑，因此容易更具需要添加应用程序服务器和数据库服务器，但增加了系统潜在的复杂性。 处理过程分三层处理，业务层和表示层驻留在w e b 服务器上，客户端使用i n t e r n e t 浏览器，s o l s e r v e r 支持使用x m l 向浏览器表示数据。s q ls e r v e r 支持拥有浏览器的任何客户端，软件在客户端 不需要进行维护。此架构的典犁案例是使用几个w e b 服务器管理到客户端的连接和一个s q ls e r v e r 数据库提供数据请求服务的w e b 网站，客户端可以使用u r l ，通过h t t p 访问s o ls e r v e r ，允许直接 访问数据库对象和样板文件，因此对于安全性要求高和性能要求苛刻的环境来说，不能很好地满足 需要。 通过综合分析上述应用程序架构，本系统选择基丁ii n t e r n e