（通信与信息系统专业论文）商品条码系统j2me客户端实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 目前我国对商品条码应用情况的监管力度还十分薄弱，缺乏高效、实时 的技术手段来检查市场上流通的商品条码的合法性及质量。因此，急需开发 一套符合我国国情的移动商品条码系统，便于商品条码市场的监管和服务质 量的提高。 移动商品条码系统分为客户端和服务端两个部分，系统的主要工作集中 在客户端。本文首先综合比较各种无线客户端构建技术，并着重论述j 2 m e 开发客户端的优势，选择使用j 2 m e 构建商品条码客户端。采用当前流行的 m v c 模式，开发基于手机的m i d p 应用程序，客户端主要实现了用户管理、 数据存储、数据通信、条码读取、条码查询、质量安全查询、强制认证查询 和标准查询等功能，同时为了提高系统安全，该系统实现无线会话跟踪保持 会话状态，并使用t w o f i s h 算法加密用户数据。由于j 2 m e 平台运算能力有 限，因此本文改进了t w o f i s h 算法，以提高加密速度，使之适合在j 2 m e 平 台上使用。服务端采用s e r v l e t 处理和响应客户端的请求。 目前，j 2 m e 商品条码系统已投入使用，基本满足质检部门执法要求， 提高了商品条码市场监督力度和服务质量，维护了合法商家的权益。 关键字：条码；客户端；服务端；t w o f i s h ； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a tp r e s e n t , t h es t r e n g t ho ns u p e r v i s i o nf o r t h ea p p l i c a t i o no fc o m m o d i t y b a r c o d ei no u rc o u n t r yi sv e r yw e a k t h e r ei sal a c ko fah i 曲p e r f o r m a n c ea n d r e a l - t i m et e c h n i c a lm e a n st oc h e c kt h eq u a l i t ya n dt h el e g i t i m a c yo ft h eb a r c o d e t h a ta r ew i d e l yu s e di no r rd a i l yl i f e s oi ti su r g e n tt o d e v e l o pam o b i l e c o m m o d i t yb a r c o d es y s t e m i tf a c i l i t a t e st h es u p e r v i s i o no fb a r c o d ea n di m p r o v e s t h eq u a l i t yo fs e r v i c e t h ej 2 m e - b a s e dc o m m o d i t yb a r c o d es y s t e mc o n s i s t so ft h ec l i e n ta n dt h e s e r v e r t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e ma r ep e r f o r m e db yt h ec l i e n t t h et h e s i sf i r s t h a v ea n c o m p r e h e n s i v ec o m p a r i s i o n o fv a r i o u sw i r e l e s sc l i e n t b u i l d i n g t e c h n o l o g i e s ，i l l u s t r a t e st h ea d v a n t a g e so ft h ej 2 m ec l i e n ta n dt h e nc h o o s ej 2 m e t ob u i l dt h eb a r c o d es y s t e mc l i e n t t h ew i d e l yu s e dm v cp a t t e r ni sa d o p t e db y t h ec l i e n tt od e v e l o pam o b i l ep h o n eb a s e do nm o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c e sp r o f i l e a p p l i c a t i o n t h ec l i e n th a v em a i n l yi m p l e m e n t e dt h ef u n c t i o n sw h i c hc o n s i s t so f u s e rm a n a g e m e n t ，d a t as t o r e ，d a t ac o m m u n i c a t i o n , b a r c o d er e a d i n g ，b a r c o d e q u e r y i n g , q u a l i t ys a f e t yq u e r ya n df o r c e da u t h e n t i c a t i o nq u e r ya n ds t a n d a r dq u e r y m e a n w h i l e ，t h ew i r e l e s ss e s s i o nt r a c k i n ga n dt h et w o f i s ha l g o r i t h m st oe n c r y p t u s e rd a t aa r eu s e dt oi m p r o v et h es y s t e ms e c u r i t y c o n s i d e r i n gt h el i m i t e d c o m p u t i n gp o w e ro fj 2 m ep l a t f o r m ，s o m em o d i f i c a t i o n st ot w o f i s ha l g o r i t h m h a v eb e e nm a d et oi m p r o v et h ee n c r y p t i o ns p e e di nt h et h e s i s s e r v l e ti su s e do n t h es e r v e rt op r o c e s sa n dr e s p o n s et h er e q u e s t sf r o mt h ec l i e n t a tp r e s e n t ，t h es y s t e mh a sb e e np u ti n t ou s ea n di tb a s i c a l l ys a t i s f i e st h en e e d s o fq u a l i t yi n s p e c t i o nd e p a r t m e n t ，w h i c hi m p r o v e st h es u p e r v i s i o ns t r e n g t hf o rt h e b a r c o d em a r k e ta n ds e r v i c eq u a l i t y i ta l s os a f e g u a r d st h er i g h t so ft h el e g a l d e a l e r s k e yw o r d s ：b a r c o d e ；c l i e n t ；s e r v e r ；t w o f i s h ； 西南交通大学曲南父逋大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d 使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学燮作者繇阈研 醐：砷- 了乡 一民 9朽爿 i f 弓 名卜 戳彳 师 x 一 协 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进 行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本 文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：力鹤，7 弓 ) 司竞宇 、j i 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 本文研究意义 第1 章绪论 目前，使用商品条码f l 2 1 可以打击假冒伪劣产品，维护人民群众和商家的 切身利益。同时商品条码也可以用于企业的生产管理，比如在超市，在进货 时对条码进行扫描，把数据存进数据库，在销售的时候，同样进行扫描，就 可以比对库存信息，并且扫描的速度比人工快，出错的可能性也要低很多。 但是，目前这种应用多数是在电脑上面实现的，使用范围有一定的局限。另 外一种方式就是把数据库数据转换为文本格式，存储在p d a ( 个人数字处理 机) 或手机上，但每次使用前都要检查每台数据是否更新，使用不方便，同时 内部的数据也容易泄露和被人修改，不符合安全的原则。因此，希望在手机 或者p d a 上开发客户端，利用掌上型扫描卡例( 产品编号i s 5 0 0 6 - 2 4 5 ) 进行条 码数据采集，然后通过无线网络接入i n t e m e t ，利用后台服务器的强大处理功 能，进行数据处理，将处理的结果返回到p d a 或手机上，可以确保实时， 高效的返回结果。 另一方面我国对商品条码应用情况的监管力度还十分薄弱，缺乏高效、 实时的技术手段来检查市场上流通的商品条码的合法性和质量，基层监督部 门监管手段有限，导致一些使用过期条码、假冒条码的企业有了可乘之机， 损害了一些企业的合法权益及国家中心的利益。因此，如何利用和发挥好高 科技手段为市场监管提供有力保障，规范商品条码市场应用，确保各方面的 合法利益，就显得十分重要和迫切。为此，开发一套符合我国国情，既有利 于商品条码市场监管和服务，又易于向基层质监部门推广使用的商品条码系 统，对顺利实施国家质检总局“条码推进工程”，增加系统成员的发展量，提 高续展率，维护系统成员的合法权益，提高我们的市场监督力度和服务质量 都将非常有利，同时对营造一个有序的条码应用环境也是必不可少的! 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 系统相关技术研究与分析 下面对系统所使用的技术进行概述，主要包括以下部分，通过比较无线客 户端的构建技术，采用j 2 m e 构建移动客户端，利用j 2 e e 服务端响应客户 端请求。在安全性方面，使用t w o f i s h t 4 5 1 加密算法加密要传输的数据，为系 统商业用途奠定基础。 1 2 1j 2 m e 构建无线客户端优点 现在通过无线网络和i n t e r n e t 互联的应用非常多，出现很多新的服务， 如网上银行，手机定位，移动商务，预定车票等等，当前通用的移动互联技 术有w a p t 6 ，i - m o d e ，j 2 m e 。 w a p ( 无线通讯协议) 是在数字移动电话、因特网或其他个人数字助理 机( p d a ) 、计算机应用之间进行通讯的标准。w a p 使得那些持有小型无线 设备例如可浏览i n t e m e t 的移动电话和p d a 的用户也能实现移动上网获取信 息。w a p 带来的灵活性与h t m l c 相比，w a p 标准没有规定w a p 设备应 为何种形态。这对设备制造商极为有利，可使其能够生产出各种不同类型的 设备以满足不同需求。在不久的将来，市场对w a p 设备的要求会以浏览器 的显示屏尺寸、输入装置及内存大小等不同为根据，从而促使w a p 设备在 新技术及解决方案上得以发展进步。通过使用移动电话连上互联网不久将成 为一种标准，而w a p 就是实现这一标准的技术工具。如今，移动电话上网 数量的增长速度要比p c 上网数量的增长速度更快。这也就意味着不久以后， 大多数新的移动电话都将配有w a p 浏览器。持有w a p 设备的无线用户可得 到通过互联网提供的相关服务，网络页面的编制采用h t m l 格式。届时对许 多甚而是绝大多数用户而言，w a p 设备将成为其获取这些服务的常用工具。 i - m o d e ( 它代表着i n f o r m a t i o n m o d e ) 是日本领先的蜂窝电话营运商n 盯 d o c o m o 在1 9 9 9 年提出一种移动电话服务。它提供移动电话与i n t e m e t 网的 持续连接。i - m o d e 有点像w a p ，主要在日本使用，i - m o d e 蜂窝电话使用 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 c h t m l ( c o m p a c th t m l ) 微型浏览器。通过这个浏览器，只要输入网址或 安装i - m o d e 搜索装置，然后按一下蜂窝电话上的专供i - m o d e 使用的按纽， 即可实现上网的目的。i - m o d e 服务是通过在d o c o m o 的主干线上附加一种 包通信的网络来实现。d o c o m o 在其p d c ( p e r s o n a ld i 酉t a lc e l l u a r ) 系统上 设置了分组网络( p a c k e t n e t w o r k ) ，令i - m o d e 的内容运行速度不超过 9 6 0 0 b p s c 6 1 ，传送电子邮件也只需要5 0 0 b p # j 。信息传输分组化也适合移动互 联网，每次浏览时不用重新连接。i - m o d e 用户不需拨号便可畅游互联网，只 要用户处于开机状态，也就处于联机状态。在i - m o d e 中，连接到一个无线网 络有两个关键之处： 1 必须使用网关将无线网络连接到服务器上。 2 服务器上的站点必须是i - m o d e 格式的。 i - m o d e 与w a p 都可应用于无线网络，但是它们是有区别的。除有不同 的技术指标之外，最主要的区别是所使用的标记语言不同。i - m o d e 使用 c h t m l ，而w a p 使用w m l ( w i r e l e s sm a r k u pl a n g u a g e ) ，它不遵守h t m l 标准) 。另外i - m o d e 的内容是用c h t m l 写成的，因此可以兼容现行的大部 分网络内容，而w a p 使用的是w m l ，现有的网络内容必须转化为w m l 内 容才能被w a p 所使用。最后i - m o d e 手机在技术上比w a p 手机复杂，需要 更高的数据处理能力，但却更容易使用。 w a p 、i - m o d e 等都是基于微浏览器的，微浏览器架构过分依赖于服务器 和手持设备终端之间传递数据的网络，如果网络出现故障或暂时瘫痪，会不 可避免地对移动互联产生毁灭性的影响。而且微浏览器架构所不具备的高交 互性和安全性也成为其走向企业领域的一大障碍。w a p 只能访问w m l ，不 能访问通用的h t m l ，同时需要对访问网页大小进行调整，这也是导致w a p 运营失败的原因。而j 2 m e 可以解决这些问题，j 2 m e 是基于j a v a 的，可以 跨平台，同时支h t r p ，t c p i p ，因此使用j 2 m e 开发客户端具有先天的优 势。j 2 m e 为移动互联引入了一种新的模型，即允许手持设备可以从互联网 上下载各种应用程序，并在手持设备创造可执行环境离线运行这些程序。同 时定义了可执行程序下载的标准，并在手持设备上创立了可执行环境和程序 开发语言。与i - m o d e 和w a p 相比，j 2 具有下面的优点： 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 可移植性。移动客户端应用程序能很容易地被移植到其他遵循j 2 m e 或m i d p t s 9 】并且符合c l d c m 】规范的设备上。 2 更低的网络资源消耗和服务器负载。j 2 m e 客户机应用程序能在断开连 接模式下工作并保持数据同步。 3 改善了u i 用户体验。j 2 m e a p i 为呈现功能更强g u i 提供了可能，这 些增强的功能包括了诸如事件处理和更丰富的图形等。 4 m i d l e t 1 2 j 3 】中的动态事件处理。 5 记录管理存储 1 3 1 4 1 ( i 洲s ) 。j 2 m em i d p i 0 规范提供了一个面向记录 的数据库系统作为持久存储器，这个系统的名称为记录管理存储( 蹦s ) 。 该系统提供了两个类、三个接口和五个异常，即使是在重新引导或者电池电 量低的情况下，也能够确保记录完好无损。 1 2 23 2 m e 技术概述 j 2 m e 被定义为一种以消费类电子产品和嵌入式系统为目标的j a v a 运行 时环境，这类产品和系统包括手机、呼机、数字机顶盒和汽车导航系统等小 型移动计算设备。j 2 m e 是s u n 公司针对嵌入式、消费类电子产品推出的开 发平台，与j 2 s e 和j 2 e e 共同组成j a v a 技术的三个重要的分支。j 2 m e 核心 技术是由i a v a 虚拟机和运行在适合其设备上的a p i 接口构成。j 2 m e 技术包 含两个范畴，配置 1 5 3 6 1 ( c o n f i g u r a t i o n ) 和简表【1 7 l s 】( p r o f i l e ) 。j 2 m e 为在 小型电子设备上创建卓越的网络应用提供了一套完整的解决方案，为设备制 造商和服务提供商以及软件开发人员发布软件提供标准，j 2 i e 的出现使厂 商有可以共同遵守的技术规范，也符合j a v a 一次编译到处运行的方针，解决 软件移植方面的难题，这点在嵌入式设备上的开发尤为重要。 为了适应各种不同的设备，j 2 m e 首先对不同的设备进行抽象。利用配 置概念把所有的嵌入式设备区分为两种抽象类型，一种是运算能力相对较佳 并在电力供应上相对比较充足的嵌入式装置c d c t l s 】( c o n n e c t e dd e v i c e c o n f i g u r a t i o n ) ；另一种是运算功能有限且电力供应也有限的嵌入式设备 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 c l d c ( c o n n e c t e dl i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) 。而框架是架构在 c o n f i g u r a t i o n 上层的规范，规定在同一c o n f i g u r a t i o n 类型下的不同嵌入式设 备的开发。m i d p ( m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c e sp r o f i l e ) 是j 2 m e 发展较为成 熟的描述，它属于c l d c 有限连接配置，目前已广泛应用于j a v a 手机、双 向寻呼、p a l m 、p d a 等设备中，成为移动数据应用的良好平台，本文就是利 用m i d p 构建客户端应用程序。 j 2 m e 体系可以概括为：由c o n f i g u r a t i o n 定义的j a v a 虚拟机运行于设备 的宿主操作系统( 如p a l m o s 和s y m b i a n ) 之上，构成整个平台的基础。 c o n f i g u r a t i o n 提供了基本的语言特性，p r o f i l e 提供针对设备特殊功能的a p i 和扩展类库。应用程序的运行环境需要一个c o n f i g u r a t i o n 和至少一个p r o f i l e ， 多个p r o f i l e 可以共存，也可以叠加。如图1 1 所利1 4 】。 鬻 性实现i 简表层 配置层 图1 - 1j 2 m e 系统层次架构图 c o n f i g u r a t i o n 是针对性能相近一类设备提出定义其能力共性的规范。 c o n f i g u r a t i o n 中定义了这些设备至少需要符合的运算能力、供电能力、内存 大小等内容，同时也定义了一组在这些设备上执行的j a v a 程序所能使用的类 库，这些类库包含虚拟机和核心类库，因此c o n f i g u r a t i o n 也可以看成支持一 组通用设备的最小j a v a 平台。j 2 m e 定义了两个c o n f i g u r a t i o n ，分别对应上 述的两类设备。对应第一类设备的c o n f i g u r a t i o n 称为c l d c ，主要针对1 6 b i t ， 硅南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 3 2 b i t 及1 6 m h z 以上的处理器i 】。i ，使用的虚拟机是k v m 。对应第二类设备的 称为c d c ，主要针对3 2 b i t 及7 5 m h z 以上的处理器【1 0 1 ，使用的虚拟机是c v m 。 这两个规范所定义的类库，除了j a v a 标准核心类库的子集合之外，也加入了 与该类型设备相符的扩充类库。如图l 一2 p 1 所示。 图1 - 2c l d c 和c d c 类库的范围与j 2 s e 核心类库的关系图 c d c 和c l d c 仅仅是对各类设备中最具共性的配置提供了基本的功能 集合。但是，在实际应用中，不同的设备间存在着很大的差异，所以需要根 掘设备具体功能再进行一次划分，比如c l d c 设备又能分为智能手机，p d a 等。因此，在c o n f i g u r a t i o n 的基础上，又提出了p r o f i l e 的概念。p r o f i l e 作为 c o n f i g u r a t i o n 的扩展和补充，针对每一类功能设备的特殊性定义了与设备特 性相关的a p l ，有了p r o f i l e 以后，才真正建立了可运行j 2 m e 应用程序的完 整环境。目前主要的p r o f i l e 有三种，其中两种是基于c l d c 的m i d p 和p d a p r o f i l e f i “，另种是基于c d c 的f o u n d a t i o np r o f i l e t “j 。现在应用最广的是 m i d p ，已经有了m i d p i0 和m i d p 2 0 两个版本，它定义了关于移动信息设 备( 主要指智能手机和一部分具有无线通信功能的p d a ) 的图形界面，输入和 时间处理，持久性存储，短消息等a p i ，并且考虑到了移动信息设备的屏幕 和内存限制。而正在制定中的p d ap r o f i l e 则定义了针对p d a 的a p i ，其屏 幕、内存条件都要大于m 1 d p ，但是网络方面的要求则显然和手机有所不同。 基于c d c 的f o u n d a t i o np r o f i l e 则提供除了用户界面以外c d c 所缺少的几乎 所有j 2 s e 核心类库。综上所述，我们可以这样描述j 2 m e 的体系结构：整个 结构分为四层，最底层是h o s t o p e r a t i o ns y s t e m ( 设备宿主操作系统) 之上运行 的是由c o n f i g u r a t i o n 定义的j a v av i r t u a lm a c h i n e ( j a v a 虚拟机) ，构成整个平 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 台的基础。虚拟机之上是由c o n f i g u r a t i o n 提供的适应于该类设备的具有最基 本语言特性的扩展类库，在c o n f i g u r a t i o n 的基础上再由p r o f i l e 提供针对设 备特殊功能的a p i 和扩展类库，从而构成一个完整的应用程序运行环境。如 图1 - 3 t 8 1 所示。 1 2 3j 2 e e 概述 j a 、r av i r t u a lm a c h i n e 图1 3j 2 m e 层次图 j 2 e e 是s u n 公司推出的用于开发企业应用的多层、分布式应用体系结构 的规范。它的主要技术目标是为企业应用系统提供一个具有高度可移植性和 兼容性、安全性的平台。在这个平台上，可以快速地建立融合了i n t e m e t 技 术，尤其是w e b 技术的n 层结构的分布式企业应用。 为实现企业级分布式应用，j 2 e e 定义了丰富的技术标准、符合标准的丌 发工具和a p i 为开发企业级应用提供技术支持，这些技术涵盖数据库访问、 分布式通信和安全等。如图1 - 4 所示。 西南交远大学硬士研究生学位论文第8 页 1 24t w o f i s h 加密算法 图1 - 4j 2 e e 应用技术图 t w o f i s h 算法是由b r u c es c h n e i e r ，j o h nk e l s e y ，d o u gw h i t i n g ，d a v i d w a 毋a e r ，c h l i s h a l l 和n i e l s f e r g u s o n 在1 9 9 8 年6 月发布的，它是在b l o w f i s h 2 也l 算法的基础上进行了修改，然后提变给a e s ( 高级加密标准) 作为一个候选 算法。它最终进入a e s 了最后一轮，成为五个决赛算法之一。t w o f i s h 是一 种1 2 8 位的分组密码它可以使用睦度可达2 5 6 位的可变长密钥。它的加密过 程主要是通过在f e i s t e lr 2 3 1 网络中进行1 6 次迭代1 2 4 产生密文。t o w t l s h 加密算 法是一种典型的对称加密算法，适合大量数据的加解密操作，实现也相对简 单。对t w o f i s h 加密算法，第三章有详细说明。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 1 3 本文主要工作 本文设计并实现了一个商品条码系统，该系统由客户端和服务端两部分 组成。其中服务端负责响应客户端的请求，客户端是本文研究的核心内容， 它主要实现了如下6 大功能，论文主要从这6 个方面来论述。 1 条码识别设计与实现：使用该功能系统能准确地识别e a n l 3 2 5 1 ， e a n s 2 5 ，i t f l 4 2 6 ，境外码1 2 6 ，店内码阿，图书码【2 7 】等条码。 2 j 2 m e 客户端数据查询和存储功能的设计与实现：该功能利用r m s 存 储从服务器读取到的数据，并实现查询功能。 3 客户端与服务端无线会话跟踪设计与实现：该功能主要维护客户端发 送请求的状态信息，方便用户下次访问。它改进了h t t p 协议无法保存用户 的缺点，采用了c o o k i e t 2 8 , 2 9 和r m s 保存用户状态信息，可以达到模拟用户始 终在线的状态。 4 系统安全设计与实现：该模块主要通过t w o f i s h 算法加密用户数据来 保证系统安全。本文深入研究t w o f i s h 算法的原理和实现，并结合j 2 m e 平 台特性，对t w o f i s h 算法进行改进，以提高加密速度。 5 数据通信设计与实现：该功能主要实现客户端和服务端的数据交互。 主要实现以下功能：客户端将从服务器端读取的数据保存在r m s 中；服务 端明确设置c o n t e n t l e n g t h 字段，以便m i d p 应用程序根据h t t p 头判断自 身是否有能力处理此长度的数据，如果不能，可以直接关闭连接而不必继续 读取h t t p 正文；服务端发送二进制内容，便于客户端解析；当查询失败或 发生异常时，服务端返回一个值而不是页面。 6 数据查询设计与实现：该功能主要实现商品条码、质量安全、强制认 证及标准查询等功能。利用条码读取模块将条码数据读取到查询框中，通过 无线网络将条码数据与服务端数据进行比较，然后将结果显示在客户端并保 存到r m s 中。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 1 4 本章小结 本章阐述本文工作的研究意义，开发基于手机和p d a 的商品条码系统， 携带方便，利用无线网络访问后台数据库的数据，能够保证数据的实时性。 对系统实现的相关技术进行分析，选择适合的构建客户端技术。最后，介绍 本文主要进行的工作。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 第2 章系统分析与设计 2 1 系统需求与功能分析 商品条码客户端主要用于质检部门执法，基于j 2 m e 的商品条码系统运 行于支持m i p d l 0 的手机上，当用户登录后，可以利用无线网络进行商品条 码查询、q s 查询、标准查询以及3 c 查询。并实现用户会话跟踪和敏感数据 加密以提高系统安全。 在保证安全性的前提下，该系统可以用于商业用途。例如在商业系统物 流中心使用该系统，可以减少进货中企业基本信息和条码的录入，同时完成 条码真伪和有效性识别，降低企业经营风险，实现物流处理的快捷，准确。 j 2 m e 客户端功能模块结构图如图2 1 所示，主要实现以下功能。 图2 - 1 功能模块结构图 1 用户管理：实现用户的登录和密码修改，为用户的会话跟踪提供d 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 2 数据存储：把服务端的c o o k i e 数据和查询到的结果在r m s 中保存， 并实现在r m s 中查询数据。 3 数据查询：利用设备提供的接口，读取条码数据，然后将读取的条 码数据和存在服务器端数据库中的数据比对，判断条码的合法性，并将结果 显示在客户端。采用j 2 m e 设计的客户端可以利用j 2 姬提供的蹦s ，把读 取的条码数据信息存在r m s 中，当查询的条码存在于r m s 中，可以不用联 网就直接查询，进而提高速度和降低成本，否则发起 i r r p 请求，并把客户 端保存的c o o k i e s 发送到服务端验证。 4 系统安全：利用j 2 m e 提供的r m s ，模拟皿浏览器的c o o k i e s ，跟 踪无线会话，在每次查询时候，都会把用户d 作为一个身份验证，查看用 户会话是否有效。针对j 2 m e 客户端运算能力有限，对t w o f i s h 算法做一定 的改正，使其适合用于j 2 m e 平台，然后采用t w o f i s h 加密用户数据，提高 系统的安全性。在联网查询的时候，只有登录且会话有效的用户才能查询。 5 数据通信：实现客户端和服务端的数据传输。j 2 m e 客户有必要把从 服务器端读取数据在r m s 中保存。服务端，明确设置c o n t e n t l e n g t h 字段， 以便m i d p 应用程序能读取h t t p 头并判断自身是否有能力处理此长度的数 据，如果不能，可以直接关闭连接而不必继续读取h t t p 正文，发送二进制 内容，便于客户端解析，在查询失败时，返回一个值而不是页面。 6 条码读取：利用采集卡提供的接口，实现条码数据读取。 2 2 系统总体设计 设计模式m 捌( d e s i g np a t t e r n ) 是一套被反复使用、多数人知晓的、经过 分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代 码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 2 2 1 系统设计模式 本系统也采用经典的m v c t 3 4 1 设计结构，即m o d e l ，v i e w ，c o n t r o l l e r ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 系统设计m v c 图如图2 - 2 所示。 图2 - 2 系统设计m v c 图 v i e w 层：就是由许多不同的u i 类组成，每一个u i 类包含屏幕对象以及 该屏幕的事件控制方法，根据不同的业务操作可调用本地的数据操作l o c a l m o d e l 或远程的数据调用r e m o t em o d e l 。 m o d e 层： l o c a lm o d e l ：实现对手机的数据操作，将必要的业务数据写入手机r m s 中和从r m s 中读取； r e m o t e m o d e ：调用h t t p c o n n e c t i o n 的瑚r r p 数据流接口d a t a l n p u t s t r e a m 和d a t a o u t p u t s t r e a m ，将手机的业务请求发送到服务端的s e r v l e t ，并接收服 务端返回的结果数据，显示到v i e w 层； s e r v l e t ：服务端上接口调度类，接收手机的业务请求，针对不同的业务 请求，调用相应的业务逻辑处理层l o g i c ： l o g i c ：这是业务逻辑处理层，根据需要采取相应逻辑处理； d a t a b a s e ：这是数据处理层，负责对系统的数据库的操作，本系统采用 d b b e a n 来操作数据库。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 2 2 2 子系统划分 由图2 2 设计模式图可以看出，系统物理结构分为两个部分，j 2 m e 客户 端和j 2 e e 服务端，利用 r 丌p 协议在客户端和服务端传输数据。系统客户 端与服务器端连接采用j 2 m e 平台通用联网框架g c f 实现，g c f 通用联网 框架提供的h t t p c o n n e c t i o n 接口可以和服务器端进行h t t p 通信，在客户端 和服务端传输二进制内容，降低开销。同时，通过研究h t t p 协议的会话机 制，利用j 2 m e 平台提供的r m s 实现c o o k i e 存储，实现会话功能。 从图2 3 可以看出，整个系统从逻辑分为四层，j 2 m e 移动终端，接入层， 业务逻辑层，持久层。客户端包含j 2 m e 移动终端和接入层，服务端包含业 务逻辑和持久层。 移动客户端 无线网络商务服务端 2 3 客户端设计 图2 - 3 系统设计图 图2 4 是客户端设计架构图，j 2 m e 客户端：系统调用l i b m i d l e t 类的 s t a r t a p p 方法，使客户端程序运行起来。通过l i b m i d l e t 几个方法，应用程序 管理软件可以控制客户端程序的运行，暂停及销毁。t w o f i s h 模块提供数据 的加密解密操作；h t t p h a n d l e r 模块负责建立客户端与服务器的h t t p 连接实 现两者之间的数据传输和无线h 阿p 会话追踪；u l c o n t r o l e r 负责应用程序各 个界面之间的导航，客户端的的用户请求事件和服务端的响应和处理结果都 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 由它完成；r m s 主要负责数据的存储和查询；b a r c o d e r e a d 负责条码读取和 处理。 j 2 m e 客户端 2 4 系统数据通信设计 图2 4 客户端的架构图 由于无线设备所能支持的网络协议非常有限，不同的厂家支持不同的网 络协议，但是m i d p1 0 规范规定，h t t p 协议是所有厂家都必须支持的协议， 其他协议的支持与否是可选的。因此，为了能在不同类型的手机上移植，采 用h t t p 协议作为网络连接的首选协议。然而，由于聊是一个基于文本 的协议，它的效率相对而言较低，因此，必须慎重考虑并规范手机和服务器 端的通信内容，尽可能地提高效率。 1 客户端通信设计 发送请求时，利用用户登录的d ，建立会话，以便服务器能识别此请求 来自该用户，并且根据用户请求发送相应的响应。连接服务器时，显示一个 进度条，使用户能看到连接进度，并能随时中断连接。 由于目前无线网络连接速度还很慢，因此有必要将某些数据缓存起来。 这些数据可以存储在内存中，也可以存放到r m s 中。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 2 服务端通信设计 明确设置c o n t e n t l e n g t h 字段，以便m i d p 应用程序能读取h 订p 头并 判断自身是否有能力处理此长度的数据，如果不能，可以直接关闭连接而不 必继续读取h t t p 正文。这样可以提高数据处理的效率。 服务器不发送h t m l 内容，因为m i d p 应用程序很难解析h t m l ，x m l 虽然能够解析，但是耗费c p u 和内存资源，因此，应当发送二进制内容，并 利用d a t a o u t p u t s t r e a m 类直接写入并设置传输的c o n t e n t - t y p e 参数为 a p p l i c a t i o n o c t e t - s t r e a m 【1 0 】。 尽量不要重定向u r l ，这样会导致m i d p 应用程序再次连接服务器，增 加了，勺等待时间和网络流量。如果发生异常，例如请求的资源未找到， 或者身份验证失败，通常，服务器会向浏览器发送一个显示出错的页面，可 能还包括一个用户登录的页面，但是，向m i d p 发送错误页面毫无意义，应 当直接发送一个4 0 4 或4 0 1 错误，这样m i d p 应用程序就可以直接读取h t t p 头的响应码获取错误信息而不必继续读取相应内容。 m i d p 的联网框架定义了多种协议的网络连接，但是每个厂商都必须实 现h t r p 连接，在m i d p2 0 中还增加了必须实现的h t t p s 连接。因此，要 保证m i d p 应用程序能在不同厂商的手机平台上移植，最好只使用h t t p 连 接。虽然h 1 叩是一个基于文本的效率较低的协议，但是由于使用特别广泛， 大多数服务器应用的前端都是基于h r r p 的w e b 页面，因此能最大限度地复 用服务器端的代码。只要控制好缓存，仍然有不错的速度。 s u n 的m i d p 提供了j a v a x m i c r o e d i t o n i o 包f 1 0 1 ，能非常容易地实现h t t p 连接。由于网络有很大的延时，必须把联网操作放入一个单独的线程中，以 避免主线程阻塞导致用户界面停止响应。因此，必须实现一个灵活的h t t p 联网模块。一个完整的h t t p 连接为：用户通过某个命令发起连接请求，然 后系统给出一个等待屏幕提示正在连接，当连接结束后，前进到下一个屏幕 并显示查询的数据。如果连接过程出现异常，将给用户提示并返回到前一个 屏幕。用户在等待过程中能够随时取消并返回前一个屏幕。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 2 5 服务端设计 图2 5 服务器设计架构图 服务端设计架构图如图2 - 5 所示，其中c o m m o d i t y s e r v l e t 负责整个服务 端的逻辑和从客户端读取相应的请求，调用d b b e a n 从数据库读取相应的数 据，并发送到客户端。d b b e a n 是负责与数据库的连接和数据的读取，b e a n 把读取的数据打包成一个序列化类。 2 6 系统交互过程 系统客户端和服务端的交互图如图2 - 6 所示，首先需要用户登录，然后 才对用户请求进行逻辑处理。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 数据解密 认证客户端登录 逻辑处理 图2 6 系统完整交互图 从2 6 可以看出服务端和客户端的交互流程如下： 1 j 2 m e 客户端加密数据 2 j 2 m e 发起h t t p 请求 3 j 2 e e 端解密用户数据 4 认证客户登录 5 返回信息，登录成功就进入主界面，否则提示登录 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 6 发送服务请求 7 j 2 e e 进行相应的逻辑处理 8 j 2 e e 加密数据 9 j 2 e e 发送读取的数据 1 0 显示查询结果 2 7 本章小结 本节分析系统的主要功能，并将系统的三个主要功能进行了设计，分别 是j 2 m e 客户端的设计，数据通信及服务端的设计。整个系统采用m v c 的 模式开发，逻辑与显示分离，便于扩展。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 第3 章t w o f i s h 加密算法改进与实现 3 1t w o f i s h 加密算法基础知识分析 t w o f i s h 加密算法利用当前流行的f e i s t e l 加密结构，同时也是典型的对 称加密算法【3 5 3 6 1 ，利用相同的密钥加解密。t w o f i s h 算法的函数在进行m d s 4 棚 矩阵变换时，利用到有限域的运算【3 s - 4 0 。这些在下面的章节中有详细的介绍。 3 1 1f e i s t e l 加密网络 f e i s t e l 加密网络是一个典型构造密码方法。它在密码学方法论方面影响 比较大，至今许多加密算法也或多或少地利用了它的思想。d e s ( 数据加密 标准) 是f e i s t e l 加密算法的一种实现，不仅如此，就是后来a e s 候选算法 中不少还是采用了f e i s t e l 网络方法， f e i s t e l 加密网络用到了搅乱和扩散方法设计密码。所谓搅乱也就是打乱 明文，使密文和明文的统计关系尽可能地复杂化。扩散则是使密文和密钥的 关系变得毫无统计规律。扩大密钥和明文对密文的影响。基本加密流程如图 3 1 【9 】，它将2 b 比特明文分成k 和