（信息与通信工程专业论文）cscw技术在oa中的应用研究.pdf

国防科学技术大学研究生院学位论文 摘要 随着信息技术的不断发展，政府部门对办公自动化程度的要求也越来越高。改 变传统办公模式，开展电子政务，通过统一办公规范，提高办公效率，实现办公自 动化己势在必行。计算机支持协同工作( c s c w ) 技术为人与入之间的协同工作提 供了广阔的发展空间，c s c w 技术提供的群件技术、协作机制对于开发现代化的办 公自动化系统具有很大意义。工作流管理系统是c s c w 技术的关键应用领域之一， 其主要目标是实现工作流程的自动化。 本文主要对c s c w 技术做了细致深入的探讨，并以其为理论基础，重点研究 了办公自动化系统中的关键工作流技术，提出了基于e x c h a n g e2 0 0 0 开发o a 系统的设计思路及实现方法，并最终实现了一套基于w e b 的办公自动化系统，该 系统实现了与各种o f f i c e 文档数据集成、流程可自定义、公文查询、办文监控等功 能，用户之间的交流完全在w e b 上实现，具有通用性强、效率高、维护简单、安 全性能高等特点。该系统目前已在某政府部门投入使用。 关键词：c s c w ，办公自动化，e x c h a n g e2 0 0 0 ，非结构化数据，工作流，系统安全 筇i 页 国防科学技术大学研究生院学1 1 ：7 ：论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , g o v e r n m e n td e p a r t m e n t sr e q u i r e m o r ea d v a n c e do f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m p e o p l en e e dt o c h a n g e t r a d i t i o n a lw o r k p a r e r n s ，d e v e l o pe - g o v e r n m e n t ，i m p r o v ew o r ke f f i c i e n c ya n dr e a l i z eo f f i c ea u t o m a t i o n t h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ( c s c w ) p r o v i d e su s g r o u p w a r et e c h n i q u e ，c o o p e r a t i o nm e c h a n i s me r e ，w h i c hh a v eg r e a tm e a n i n g t od e v e l o p m o d e r no a s y s t e m - f i r s t l y , t h ep a p e rd i s c u s s e sc s c wt h e o r ya n ds o m ek e yt e c h n i q u e si nw o r k f l o w t h e ni tp u tf o r w a r dt h ed e s i g nm e t h o do no a s y s t e md e v e l o p m e n tb a s e do ne x c h a n g e 2 0 0 0 f i n a l l yw ei m p l e m e n tas u i t e o fo a s y s t e mb a s e d o nw e b t h es y s t e mc a n i n t e g r a t ev a r i e so f o f f i c ed o c u m e n td a t a u s e r sc a n o n l yu s ew e b b r o w s e rt od e s i g nt h e i r o w nf l o w sb a s e do no p e r a t i o nn e e d s t h ec o m m u n i o nb e t w e e nu s e r sc a l lr e a l i z ew h o l l y o nt h ew e b t h es y s t e mh a st h ec h a r a c t e r so ff l e x i b i l i t y ，h i g he f f i c i e n c ya n db e t t e r s e c u r i t y n o w i th a sb e e nu s e di na g o v e r n m e n td e p a r t m e n t k e yw o r d s ：c s cw o f f i c e a u t o m a t i o n ( o a ) e x c h a n g e2 0 0 0s e r v e r , s e m i s t r u c t u r e dd a t a ，w o r k f l o w , s y s t e ms e c u r i t y 第1 i 页 独创性声明 x s 2 琶3 s ； 本人声明所呈交的学位论文是我本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 其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技未大学或其它 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谢意。 学位论文题目：鲤挂盛查丛生鲍座厦盟究 学位论文作者签名：垄! i 盘日期：上。啦年“月2 上日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权 国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅；可以将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、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目：婴挂盎查q i 生曲廛周盟窥 学位论文作者签名 作者指导教师签名 尤梅 隧蓼垒 日期：2 0 0 2 年jj 月2 上日 日期：o ，r 矿a 年月o o 日 国防科学技术大学研究生院学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景及来源 办公自动化( o f f i c ea u t o m a t i o n ) 是7 0 年代首先在经济发达国家兴起的门技 术科学。它是适应信息社会化的需要，基于软科学的理论和计算技术、通信技术的 普遍应用而发展起来的。 回顾办公自动化的发展历程，第一代办公自动化实现个体工作自动化；第二代 办公自动化实现工作流程自动化；未来的办公自动化发展趋势是以知识管理为核心。 知识经济时代的办公已经不再是简单的文件处理和行政事务了，其目的在于达到整 个企业的最终目标。由于电子商务时代的企业事务处理对象瞬息万变，这就要求作 为企业与机构日常业务处理基础平台的办公自动化系统，能够提供足够的灵活应变 能力和开放交互能力，通过利用先进的协作技术，能够在恰当的时间，将正确的知 识传给正确的人，帮助企业提高整体业务水平。第三代o a 系统具有几个突出的特 点：实时通信，员工与专家可以网上实时交流，信息广泛集成的内容编目，知识门 户的构造。知识管理是一个动态的发展过程，需要员工不断贡献所获得的信息。它 主要使用的工具有电子邮件、论坛和网上发布信息。 办公自动化系统的发展恰好与数据、信息和知识的演变同步，即由以数据为主 要处理内容的第一代办公自动化发展到以信息为主要处理内容的第二代办公自动 化，再发展到以知识为主要处理内容的第三代办公自动化。办公自动化的三个发展 阶段中实现了两个飞跃，即由数据处理向信息处理的飞跃，由信息处理向知识处理 的飞跃。在运作机制上，也是从办公室的结构化数据扩展到企业内部和外部信息的 处理，再到有用知识的提取。从简单的电子邮件、群件，到构建w e b 应用等各种方 式中获取、存储、提炼和再用有用知识。 人类社会逐步进入现代化办公阶段，办公所处理的信息迅猛增加，丽且人们所 从事的工作也不再是单一的个体活动，丽是一种互相协作的群体活动，它越来越要 求人们协同工作，以便高速、高效地处理各种事务。与此同时，计算机网络技术也 在飞速发展，为加速入与人之间的协同工作提供了支持。c s c w ( 计算机支持的协同 工作) 技术的发展，使二者自然的联系在一起。 第l 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 “计算机支持的协同工作”( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ) 一词最 早是1 9 8 4 年由i r e n eg r e i f 和p a u lc a s h m a n 两位研究人员提出来的，用于描述他 们正在组织安排的如何用计算机支持交叉学科的入们共同工作的课题，并缩写为 c s c w ，c s c w 可以这样定义为：在计算机技术支持的环境中( 即c s ) ，一个群体协同 工作完成一项共同的任务( 即c w ) 。o a 中c s c w 系统的目的就是在计算机环境下提 供一个人们群体工作的支持。0 a 中c s c w 系统的作用主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 信息共享 信息共享是协同工作的基本任务，也是办公自动化的基础。o a 中的c s c w 应用 系统应该提供方便可靠的信息采集、访问、修改和删除机制才能促进各部门之间的 协作活动。具体地说就是，提供运行在不同操作平台上的不同应用程序对数据的存 取和交换：提供信息共享的不同访问方式；根据用户的身份，提供对数据的不同的 访问权限等等。 ( 2 ) 用户间通信 c s c w 系统要求运行环境为不同工作模式提供相应类型的通信服务：支持多媒体， 允许各部门用户进行视频、音频、图像、文字和数据的传送：支持不同形式的通信， 如：同步实时通信和异步非实时通信；支持不同媒体信息间的转换。 ( 3 ) 群体活动管理 c s c w 系统的目的是支持多个用户参与同一工作，所以必须提供相应的机制支持 群体活动，也就是说提供给群体活动一个公共平台，并负责对活动的步骤加以协调。 其中包括：工作流支持系统、群组方法支持工具、群组工作程序协调系统和群组决 策支持系统，也包括群体活动中成员间任务和责任的划分。在现实工作中，完整的 工程将不是仅涉及单一的c s c w 工作模式，各种形式活动之间的协调、信息共享、人 员安排是完成一件工程的关键，而目前群件系统仅是为完成某种特定的工作设计， 无法满足人们在统一的环境下完成工程的分析、设计、实现和测试的需求，而这恰 是新一代c s c w 所希望能够提供的功能。 ( 4 ) 个体活动管理 在协调多个用户之间工作的基础上，c s c w 必须能够为用户提供方便而适宜的工 作平台，保证用户的高效工作。 界面可视化技术。虽然“w y s i w l s ”( 你见即我见，w h a ty o us e ei sw h a tis e e ) 为特征的界面共享技术，为许多群件设计者推崇，但是人们在实际协调工作时，对 国防科学技术大学研究生院学位论文 于工作对象的侧重点是各不相同的，这种机制很容易造成共享界面的反复滚动、控 制权的争夺，如果采用宽松的w y s i w l s 机制可能更便于用户间的协调，即允许参加者 对同一事务的不同部分以不同形式进行观看和修改。 公用操作数据和私有操作数据区分，即参加协调工作的用户必须能够保留一 部分私有数据不为群体共享，c s c w 必须提供这样的机制支持。 综上所述，c s c w 技术提供了一个开放的、分布式集成化的协同工作环境，能够 有效地提高办公效率，因此该技术适合应用于o a 中。 办公自动化软件真正成熟并得到广泛应用是在l o t u s n o t e s 、m i c r o s o h e x c h a n g e 出现了以后，它们提供的工作流平台及非结构化数据库的功能使我们可以很方便地 实现非结构化文档的处理、全文检索、工作流等重要的o a 功能，o a 应用进入了实 用化阶段，但随着管理水平的提高，i n t e r n e t 技术的出现，单单实现文档管理和流转 已经不能满足我们的要求，这时o a 的重心开始由文档的处理转入了数据的分析， 即我们所说的决策系统，出现了以信息交换平台和数据库结合作为后台，数据处理 及分析程序作为中间层，w e b 作为前台( 三层次结构) 的全新o a 模式，这种模式 下，可以将o a 系统纳入由业务处理系统、财务系统等构成的单位整体系统内，使 人们可以通过o a 系统看到、分析得到更全面的信息。大量的业务数据，甚至是文 档数据被放回数据库内，不论n o t e s 或e x c h a n g e 都将仅仅作为信息交换的平台使用。 随着c o m 、o l d 、w e b 等技术的应用，我们将可以通过各种不同的开发工具方便 地获取所需的信息。 办公自动化中的一个核心目标就是实现工作流程的自动化。企业办公中有各种 各样的工作流程，这些流程在很多方面有相似之处，倘若能抽取出这些流程中的共 同点，对所有流程实现制式管理，并实现跨地区、跨行业的协同办公，就一定能够 提高办公效率，为企业节省开支，从而带来更大的效益。 可见，工作流技术是开发0 a 系统的核心技术，本文也主要在这一领域进行探讨 与实践。一个“工作流”就是一个连贯的工作过程或几个紧密相关的连贯的工作过 程的执行。在此执行过程中，文档、信息或任务按一定的过程规则在参与者之间进 行传递。只要是具有相应权限的用户都可以随时查看与自己相关文档审阅的进度。 本课题来源于某政府机关的办公自动化系统，通过工作流技术在e x c h a n g e2 0 0 0 环境下的应用与实现，以e x c h a n g e2 0 0 0 的w e b 存储系统为核心数据库，实现了一 个基于w e b 的公文流转系统，对推进政府部门的信息化建设起到了一定作用。 国防科学技术大学研究生院学。位论文 1 2 课题研究的重点内容以及研究成果 1 2 1 主要研究内容 办公自动化自7 0 年代发展至今，取得了很多成绩，同时也暴露了很多问题，如 投资大、效果不明显、水平低、重复建设多、硬件投入多、软件投入少、模拟手工 作业增加管理负担等。随着互联网技术的迅速发展，未来办公自动化的发展方向是 数字化办公。实现数字化办公离不开工作流技术，目前比较流行的是以邮件系统为 基础的工作流技术( 如：l o t u s n o t e s 、m se x c h a n g e 和n o v e l l g r o u p w i s e 等) 。随着 w e b 技术的发展，基于i n t r a n e t 模式下的工作流软件也越来越多，这种类型的工作 流直接使用消息传递中间件作为消息传递手段，无需使用专门的邮件系统作为消息 平台。如何基于现有的群件技术进行二次开发，在w e b 上实现开放性好、容易与企 业其他业务系统结合的工作流系统成为众多企业关注的热点。 本课题是基于一个外协项目一一某政府部门的报文审批系统，该系统要基于b s 结构实现，体现“协同”机制，因此我们采用c s c w 技术提供的理论体系框架和其 典型的群件系统一一工作流管理系统。i n t e m e t 技术提供了分布式计算环境和底层的 通信机制，e x c h a n g e2 0 0 0s e r v e r 提供了协同工作支撑平台，本课题将主要在应用层 开发该系统，提出了基于e x c h a n g e 平台在w e b 上开发工作流的基本方法与策略。 1 2 2 研究成果 本课题的研究成果体现在采用b s 结构在i n t r a n e t 上实现了一套公文流转系 统，用户与服务器的全部交互在w e b 上实现。用户可以自定义流程，并可对相关流 程进行实时监控、公文查询。系统中还加入了身份认证、权限控制、与数字证书相 结合等功能，具有比较高的安全性能。 国防科学技术大学研究生院学位论文 1 3 论文的组织结构 论文共分四章： 第一章为绪论部分。主要介绍论文的研究背景、主要内容以及论文的组织结构。 第二章为c s c w 技术概述，介绍了c s c w 技术的概念、发展背景及各种c s c w 系统 的分类，着重分析了c s c w 系统设计中的关键技术，最后总结出一个完善的c s c w 系 统的功能需求。 第三章为工作流技术研究，主要介绍工作流的基本知识，包括工作流的主要技 术，工作流的现状、主要功能和发展趋势。第二、三章是本文的理论基础，只有深 入掌握了工作流技术的理论框架及系统开发中的关键技术，才能开展后面的工作。 第四章在对e x c h a n g e2 0 0 0s e r v e r 平台的开发策略、工作流实现机制及方法进 行了深入探讨的基础上，详细介绍了基于w e b 的公文流转系统设计思路及主要技术 问题的解决。这一章是全文的技术实现部分，也是全文的重点。 结束语主要是对以往工作的总结和体会，以及对下一步工作的展望。 国防科学技术大学研究生院学位论文 第二章c s c w 技术 2 。1 计算机系统支持工作技术概述 计算机技术的发展把人类社会带入信息化时代。随着信息化进程的深入，通信 技术与计算机及其网络技术相融合，产生了一个新的研究领域计算机支持的协 同工作( c o m p u t e rs u p p o s e dc o o p e r a t i v ew o r k ) ，简称计算机协同工作。它是信息化 进程发展的一种必然产物，它将提高人们的工作效率，促进社会生产力的发展。 2 1 1 计算机支持的协同工作概述p j 所谓“计算机支持的协同工作”是指：地域分散的一个群体借助计算机及其网 络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工作 方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。通过建立协同 工作的环境，改善人们信息交流的方式，消除或减少人们在时间和空间上的相互分 隔的障碍，节省工作人员的时间和精力，提高群体工作质量和效率，从而提高企业、 机关、团体乃至整个社会的整体效益，如共享文件系统提供的资源共享能力，电子 邮件与多媒体会议系统提供的人与人之问的通信支持功能，工作流和决策支持系统 的组织管理功能。 在c s c w 系统中，人们围绕共同的任务需要进行交互通信、协调、协作协同等 基本活动。我们可以根据c s c w 系统中的基本活动方式，群体成员地理位置分布， 使用的基本工具和工作环境对c s c w 系统进行分类。 空间i 不同并不可预知 不同但可预知 相同 交互式多点讨论 b b s 系统 工作流系统 远程学习 协同w 硼 桌面会议系统 电子邮件系统 协同写作 共享应用协同设计 s h a r e d f i l e s 会议室系统w o r k s h i f t t e a m r o o m s 相同 不同但可预知不同并不可预知时间 图2 1c s c w 系统分类 群体成员之间的协同工作按时间划分可有同步方式和异步方式两种。在同步方 国防科学技术大学研究生院学位论文 式时，群体各成员在同一时间进行同一任务的协作：在异步方式时：群体各成员在 不同时间进行同一任务的协作。 按使用的基本工具和工作环境分类，在c s c w 系统中所使用的基本支撑环境和 工具有电子邮件系统、电子布告栏、会议系统、协同写作和编著系统、工作流系统 等。 按应用领域分类，典型的c s c w 系统有协同设计系统、远程医疗系统、远程教 育系统、协同决策系统、协同办公系统等。下面就几类主要的c s c w 系统加以简要 说明。 ( 1 ) 工作流管理系统：工作流是指在多人参与的办公事务中所使用的一系列操 作或步骤，这些步骤的发生可以是顺序的或并行的，需要不同的用户( 组) 或应用 程序，在不同的时间按照一定的要求进行处理。为了促使整个业务系统的顺利完成， 需要将多个用户或应用程序的活动有机地协调起来，这种协调功能一般称之为工作 流管理。许多系统( 如电子邮件系统、以异步方式实现的协同编著系统等) 都具有 某种工作流管理功能，但不能把具有工作流管理功能的系统与工作流管理系统混淆 起来。工作流管理系统的范畴比工作流管理功能要广泛得多，它对工作流的管理提 供辅助支持，自动完成有关信息交换，从而加速与事务有关的电子文档的处理速度。 ( 2 ) 媒体计算机会议系统：可将不同会场的与会人员活动情况、会议内容以及 各种数据和信息及时传给每个与会者，实现实时多媒体信息交互，进行实时讨论和 共同设计。多媒体计算机会议需要处理大量视频、音频、协作数据等信息，利用计 算机强大的信息处理能力，可有效地进行协同工作。 ( 3 ) 协同编著和协同设计：这类应用为在不同时间和不同地点的用户，提供以 协作方式完成多媒体文档编著和产品设计的工具。例如有些系统借助于给文档内容 加“批注”的方法来实现此种协同，即文档作者在完成文档某部分的编辑处理之后， 将结果通过某种方式( 如电子邮件) 传递给某个审阅者，审阅者将他对文档内容的 看法以批注的形式加入文档中，并将经此处理后的文档传回原作者，以此实现他们 之间的异步协作。另外，有些系统通过让多个用户同时对同一篇文档进行编辑，实 现协作者之间的协同。此时，每个协作者对文档的操作都将被立即合并到文档中， 其结果将及时被其他协作参与者看到。 国防科学技术大学研究生院学位论文 2 1 2c s c w 与i n t e r n e t 的关系 基于i n t e r n e t 的技术与环境，特别是w w w 技术和高速网络的发展，为c s c w 技术及其应用创造了条件；反过来，c s c w 技术发展及其应用领域的扩大又将进一 步促进i n t e r n e t 及相关技术的发展，两者相辅相成、互相促进、密不可分。下面我 们将从各种c s c w 的应用中抽取共性的特征，从技术的角度讨论c s c w 与i n t e r n e t 的关系。 协同工作技术与i n t e r n e t 的结合是推动协同工作技术研究的一个新方向，同时 也会促进i n t e r n e t 技术和功能的发展。目前它们的结合体现在以下4 个方面。 1 利用协同技术改善和扩展i n t e r n e t 的系统性能和基本功能 当前，i n t e r n e t 发展迅猛，其信息资源急剧膨胀，i n t e r n e t 用户日益增多。由此 带来网络拥挤、服务器负载增大等问题，造成用户的信息访问时间增长。为了解决 这些问题，人们把协同技术引入i n t e r n e t 中，希望通过协同技术改善i n t e r n e t 的系统 性能，更好的提供信息访问的基本功能。其做法是引入i n t e r n e t 要素( 位于i n t e r n e t 要素层) 之间的协同作用，改善i n t e r n e t 用户对i n t e r n e t 资源的访问操作。 2 利用w e b 技术构造基于i n t e r n e t 的c s c w 应用 w w w 拥有良好用户界面、可扩展性和平台无关等特性，提供了一个比较理想 的平台环境。例如，w w w 可以作为用户接口环境，改善应用程序的用户接口。因 此，可以利用w e b 技术构造基于w e b 的c s c w 应用。其做法是增强i n t e r n e t 要素的 功能( 修改或扩展w w w 服务器、w w w 客户浏览器和传输协议h t t p ) 以支持c s c w 系统，从而实现i n t e r n e t 用户之间的协作。 3 利用i n t e r n e t 特性模拟未来的工作环境，解决高速动态环境( 资源分散、 异构和动态变化) 下的资源组织模式和用户协同工作模式 未来的工作环境将具有高度的分散性、灵活性和动态性。为了支持这种高速动 态环境，美国国防部已经提出一个开展主动式或活动式网络研究的计划。但是，主 动式网络只是在通信设施层提出未来工作环境解决方案，在资源层和应用层，也需 要提出一种适合未来工作的资源组织模式和群组工作模式，这是i n t e r n e t 协同虚拟 环境所需解决的问题。 4 利用协同工作概念研究与发展新型网络管理系统。 随着i n t e r n e t 网络系统规模和应用范围不断扩大，复杂、灵活、安全可靠的网 国防科学技术大学研究生院学位论文 络管理系统的发展也越来越受重视。利用协同工作概念、工作流和移动代理技术， 结合s n m p 协议来研究与发展的新型网络管理系统将具有更强的功能。 2 2 计算机协同工作的关键技术 2 2 1c s c w 系统模型和体系结构 c s c w 系统的基本组成元素可归纳为成员角色( r o l e ) 、共享对象( s h a r e d o b j e c t ) 、 协作活动( a c t i v i t y ) 和协作事件( e v e n t ) 四类。成员角色描述群体成员在协同工作 过程中所起的作用；协作活动描述群体成员所进行的协作过程；共享对象是在协作 过程中各成员共同操作的对象。协作事件是协作进展和状态变化的指示，用于协调 各成员的行为。 简化的c s c w 系统框架如图2 2 所示。第l 层为“开放系统互联环境”，提供开 放的通信支持环境，保证协同工作过程中有效的信息交流。第2 层为“协同工作支 撑平台”，解决协同工作所需的主要机制和工具，如信息共享、信息安全控制、群体 成员管理，基本工具包括电子邮件、会议系统、协同写作和讨论系统、工作流系统 等。第3 层为“协同工作应用接口”，在这一层中需要提供协同应用的编程接口a p i 、 人机接口h c i 和人际接口i p i ，通过标准化的服务接口向应用系统提供第二层的功 能，使上层的应用系统与下层的支撑平台具有相对的独立性。第4 层为“各种c s c w 应用系统”，针对各种协同工作应用领域，提供所需的协作支持工具的剪裁和集成， 协同应用系统的开发。 2 2 2 协作控制机制 图2 2c s c w 典型系统框架 在人们的协作过程中需要遵循一定的规则，否则会引起协作的困难。例如：一 个小组在开会讨论时的发言只能顺序进行，不能多个人同时讲话；当同时有两个人 国防科学技术大学研究生院学位论文 讲话时，会有一个人主动停下来。协作控制机制就是这些协作规则在c s c w 应用系 统中的体现，它讨论协作过程中产生的各类协作事件间的逻辑关系。 c s c w 应用系统的协作控制机制需要考虑群体成员在协作时的行为习惯和心 理状态，向各成员提供协作所需的信息。目前的许多c s c w 应用系统提供一定的信 息交流手段和工具，但没有体现协作规则，而由群体成员人为地协调各自的行为。 理想的情况应该由c s c w 系统，而不是由人来协调各成员的行为，遵循一定的规则。 2 2 3c s c w 系统中的群组通信支持 c s c w 系统的通信支持体系结构可分为下列4 层： 主机及路由扩展子层：这个子层的功能是实现多目标分组的收发。它要求扩 展现有网络层中主机的分组收发功能，支持多目标分组收发所需的i g m p ( i n t c r n c tg r o u pm a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 等；同时要求扩展现有网络层中路由器 的分组转发能力，添如群组通信的路由算法，如d v m p 、m o s p f 、p i m 等。 资源预留予层：为了实现多媒体信息在复杂网络环境下的有效传送，须对有 限的网络资源的使用进行控制。对于通信支持而言，主要是引入网络带宽和转 发速度的预约使用；引入分组优先级机制，在高带宽网络向低带宽网络转发时 滤掉次要的信息。 可靠传输子层：通过通信群组各方的缓存机制实现可靠、有序的群组通信。 协同应用层：提供面向各种协同应用的不同通信服务，如音频和视频信息传 送、可靠的数据传送等。 2 2 4 同步机制 群体成员协作的一个基本要求，是向各成员提供一致的工作环境。各类协作事 件的产生也要遵守一定的时间关系。这些时间关系的维持是通过同步机制实现的。 同步机制讨论协作过程中产生的各类协作事件间的时序关系。c s c w 系统中的同步 可分为实时事件同步和连续媒体同步两类。“实时事件同步”描述一个或一组相关事 件的发生和由此引起的相应动作间的时序关系，如一个成员对共享对象的实时操作 对其他成员状态的实时影响。“连续媒体同步”描述音频、视频等连续媒体流内或多 个连续媒体流之间的时序关系。同步机制研究的难点在于同步关系的描述和实时服 国防科学技术大学研究生院学位论文 务的提供。 2 2 5c s c w 系统的安全控制 c s c w 系统的安全控制主要体现在成员身份验证、成员权限控制和数据加密与 解密几个方面。 成员身份验证的目的是防止非法使用。目前的主要验证方法是口令，要求群体 成员在开始使用系统时输入自己的口令。必须采取有效方法防治口令失窃和失窃带 来的损失，如要求成员定期更新口令、限制成员使用系统的时间地点等。 成员权限控制是在成员身份验证的基础上，讨论如何合理分配各成员对共享对 象的操作和控制程度。可以采用数字签名来控制这种权限。 数据加密与解密的目的是防止信息在传输、存储过程中被非法获取。c s c w 系 统中的数据加密与解密的重点，是在群组通信环境中如何在保证数据安全的前提下 提高传输效率，有效地进行密钥的传递和管理。 2 2 ，6 多媒体技术 音频和视频信息交流，是人类在协作过程中使用最多和最自然的方式。为了通 过c s c w 应用系统，支持人与人之间的协同工作，必须在c s c w 系统中支持音频和 视频信息交流。目前，c s c w 应用系统中大量音频和视频信息的使用会带来网络传 输的拥挤。c s c w 系统要求音频和视频压缩算法具有分优先级传输、抗丢失、传输 速率可变、高压缩比等特点。为此，必须针对c s c w 系统的需求，研究音频和视频 压缩算法，而协同工作、异构环境下的多媒体信息的模型、一致性、互连互操作， 则更有难度。 2 2 7 应用共享技术 应用共享是指由一个群体的各成员，通过各自的机器共同控制在一台机器上执 行的应用程序。应用共享的目的是扩展已有的大量单用户应用程序，使之可由多个 用户共同控制，实现协作。应用共享的基本方法是把单用户应用程序的显示输出分 发到各用户的机器上进行显示，并按一定策略合并各用户的输入对应用程序进行控 国防科学技术大学研究生院学位论文 制。目前，已有一些研究工作实现基于x w i n d o w 或w i n d o w s 的应用共享，如 x t e l e s c r e e n 和n e t m e e t i n g 。 2 3c s c w 系统的基本功能需求 c s c w 系统作为一种新型的计算机系统，根据它的工作目标，应该满足以下的 功能需求； ( 1 ) 分布性。c s c w 系统应支持地理位置上分散的多用户的工作，c s c w 本质 上是一个分布式系统，并且支持与协同无关的透明性。分布在全球范围内的企业成 员进行协同工作时，除了有通讯技术问题外，还存在着社会、文化与政治背景差别 的问题。为消除群体成员的分布性，分布式工作环境需要另外增加传输通道来传递 包括语言和身体动作在内的交互信息，使他们在同一虚拟空间中工作。对分布的计 算机软硬件系统，需要在异构环境下进行互连和互操作，并在此基础上支持用户的 协作。 ( 2 ) 高性能和可靠性。c s c w 使一项任务由多个用户协同完成，无疑比单用户 系统提高了工作的效率，但信息在网络上的传输开销可能导致性能的降低。c s c w 系统应该具有很高的可靠性，能对一些故障进行恢复，用户操作错误也不会引起整 个系统的崩溃。 ( 3 ) 信息共享。信息共享是协同工作的前提条件，在协同工作中采用不同种类 的共享对促进协同工作的效率是至关重要的。然而以往大多数的c s c w 系统是基于 异步的消息传递来协调多用户的协作的，限制了用户对信息的共享。协作环境中必 须提供支持信息共享的服务，其中包括： 提供不同用户在不同平台上运行的不同应用之间的信息访问和交换服务； 维护关于用户、资源和进行的协作活动的知识； 提供在进行协作的组织环境建模的机制，并基于此提供合适的访问控制机制； 在共享信息空间中提供感知服务，提供给用户协作中的信息，使用户及时了 解当前的协作状态。 ( 4 ) 协作控制需求。人们在合作时针对不同的问题采用不同的协作方式来解决。 协作问题的范围可以从非结构化方式到完全预先规定方式，非结构化方式时只需要 多个用户的创造性活动，他们的行为是不能事先预料和描述的，如协同软件设计等； 完全预先规定方式反映了那些例行过程性的协同机制，用户的活动按照事先规定好 国防科学技术大学研究生院学位论文 的过程和方式进行协作。实际上大部分的协同问题是介于这两者之间，预先规定的 任务很好地反映了对协作细化控制，而对于非结构化问题，则需要协同系统提供 很大程度上的自由来解决它。c s c w 系统本质上支持人与人之间丰富的协同形式， c s c w 系统中协调控制要求尽量反映这种丰富性，提供用户多种灵活的协同工作的 方式，尽量使用户的工作方式更自然、更灵活。 ( 5 ) 系统的开放性。c s c w 应用提供了不同的模型和机制，或支持某一特定的 协作活动，或支持某一类的协作。每一类c s c w 应用代表了不同的协作模型，从各 个方面支持了群体间的协作，它们的功能比较单一，而实际的协作任务往往需要一 定范围内的c s c w 应用联合使用。因此，c s c w 系统往往需要具有综合性和通用型 的协作支持环境，以容纳这些协同应用。c s c w 协作支持环境是未来大范围的c s c w 应用获得成功的重要因素，它的中心任务是提供较大范围内的c s c w 应用的互操作 和集成，从而保证不同的c s c w 应用的和谐工作，从下图中可以看到，c s c w 支持 环境是实现更加开放的协作系统的有效途径。随着越来越广泛的c s c w 应用，如何 提供开放的方法将应用集成到c s c w 支持环境中，从而形成开放的c s c w 系统，将 是c s c w 研究中需要迫切解决的问题之一。 图2 3c s c w 协作支持环境 ( 6 ) 交互方式，高质量的用户接口。c s c w 系统应该提供用户间进行信息交互 的手段。用户交互的方式可以是同步或异步的，也可以是显式或隐式的，用户间的 交互可通过多种媒体形式进行。在c s c w 系统中，协作用户之间交互是通过人一机、 机一机、人一入三个步骤实现的。 国防科学技术大学研究生院学位论文 雷一雷 另外，系统的分布特性、并发控制和系统错误的发生，在c s c w 接口处不应导 致用户的不知所措。同时用户的接口应便于用户剪裁，以增强接口的适应性。 ( 7 ) 并发性和一致性。c s c w 系统应该支持多个用户同时操作，并保持共享数 据的一致性，并发控制主要解决因同时操作引起的冲突问题。显然，一致性可能要 求对并发性做一定的限制。并发控制是分布式计算中广泛研究和应用的课题，但 c s c w 系统有许多新特点，传统的分布式系统中的并发控制算法并不完全适合于 c s c w 系统。并发控制算法的有效程度，直接影响系统对用户行为的协调，进而影 国防科学技术大学研究生院学位论文 ( 8 ) 群体感知。协作感知是c s c w 系统的重要特征，是用户进行协同工作的重 要支持手段。系统应能向用户提供不同层次的感知信息。如何向用户提供恰当的感 知信息，是c s c w 研究中需要解决的主要问题。一个良好的协作感知的管理应提供 如下的功能： 建立不同的信息通道，使用户能感知信息的不同方面； 提供用户不同类型的感知方法的选择； 用户有权参与控制感知方式，如信息的流向和感知的力度等。 ( 9 ) 支持定制。协同工作是动态的，c s c w 系统也应该是适应性的和可定制的。 由此产生的直接结果是c s c w 系统及其环境可以由开发者和用户进行定制，用户应 该可以对系统的各种配置根据自己的要求进行选择，如用户可以对接口进行剪裁， 选择合适的协作策略进行工作等。 ( 1 0 ) 支持协作机制和策略的分离。一般分布式系统的控制机制和策略都是预 先制定好的，隐含在系统的实现中。而c s c w 系统的动态特性则要求控制机制和策 略分离，由用户根据应用的需要决定控制策略。 ( 1 1 ) 支持系统的动态和可伸缩性。c s c w 系统中用户的协作活动是高度动态 和快速变化的，因此对动态性的支持是c s c w 系统的基本要求之一。例如，系统应 支持各用户的动态加入和退出( 迟到、早退和中途挂起) 和用户在协作中动态地改 变自己的身份或角色。同时c s c w 系统应该具有足够灵活可伸缩的机制，来处理协 作中的动态变化。 ( 1 2 ) 系统安全、数据保密和保护隐私。系统应该提供对用户身份的检查和核 实能力，同时为了支持数据保密和用户隐私，系统应向各协同用户提供共享工作空 间和私有工作空间，并支持私有空间和共享空间的无缝连结和对象的自由转换。为 保护用户的隐私，信息的共享和流向应由用户决定和控制。 2 4 本章小结 本章主要讨论了c s c w 中的若干关键问题，包括群体协作模式、协同控制机制 和c s c w 的体系结构，最后讨论了典型c s c w 系统的功能需求。这些成果从不同的 侧面与层次描述了c s c w 研究所需要解决的各种关键性的问题。可以说，关于群体 协作模式及协同控制机制的研究，为c s c w 应用系统的开发及支撑环境的构造提供 了基本的理论依据。 国防科学技术大学研究生院学位论文 第三章o a 中的工作流技术 3 1 工作流技术概述 在计算机软件没有成为主要的业务支持工具前，实现信息传递的最好方式是以 纸张作为信息载体，这种传统的载体方式在信息的处理、存储、查询检索方面是低 效的，给企业的生产经营带来了不利的影响。在计算机得到了广泛普及和企业的计 算机应用水平日益提高的情况下，企业业务人员希望能以无纸化的、计算机使能的 工作环境来开展其日常业务工作，工作流技术应运而生。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了办公自动化产品市场，成 为最早的一批工作流产品供应商。他们把图像扫描、复合文档、结构化路由、实例 跟踪、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成一种全过程支持某些业务 流程的集成化的软件( 包) ，这是早期的工作流管理系统。很显然，这种增值性质的 集成化软件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程提供了一种非常合适的方 案；而且，由此可以看出，工作流技术自从其诞生之目起就是以一种面向对象的系 统集成技术出现的，只是由于当时的技术水平，才使得系统所实现的功能比较简单。 进入9 0 年代，随着计算机的普及以及面向对象技术的发展，还有计算机网络的发展， 企业的信息系统的分布性、异构性和自治性的特征也越来越显著，在这种技术背景 下，工作流管理系统也由最初的创建无纸办公环境，转化成为同化企业复杂信息环 境、实现业务流程自动执行的必要工具。这样一个转变，把工作流技术带入了一个 崭新的发展阶段。 1 9 9 3 年，国际工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 的成 立标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流产品之间的互 操作，w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了 一系列标准。按照它的定义，工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全 自动或半自动化。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统( 工作流管 理系统) 控制其执行的过程都称为工作流。 下面就根据工作流过程本身的特点、系统建模的方式、所使用的底层支撑技术 以及工作流过程的执行方式等的不同对工作流进行相应的分类。 1 结构化的与即席的 第1 6 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 结构化工作流指的是在实际工作中反复重复、严格按照某个固定的步骤进行的 业务过程。大量的办公程序，如公文处理，审批等都属此类。 即席工作流则是针对那些重复性不是很强或没有重复性的工作流程的，关于这 类流程执行所需的有关参数事先无法确定，而必须推迟到过程实例运行时才能确定， 这种动态多变的特点在提供更高灵活性的同时，也为过程的建模与执行带来更多的 复杂性。 2 面向文档的与面向过程的 前者的侧重点在于将电子形式的文档、图像等在有关的人员之间进行分发，以 便得到不同人的处理与审阅。现有的文档管理与映像管理均属此类。在面向过程的 工作流管理系统( w f m s ) 中，工作流被描述成序列执行环节，与各环节对应都有 待处理的数据对象。各环节的数据对象可按不同的方式分发到其他环节中去，如可 以将数据对象的值作为控制条件、或者依此数据对象组装成其他的数据对象等。 3 基于邮件的和基于数据库的 前者使用电子邮件来完成过程实例执行过程中消息的传递、数据的分发与事件 的通知。它可以充分发挥电子邮件系统在广域环境下的数据分发功能，但整个系统 将运行于一种松散耦合的模式下。在基于数据库的w f m s 中，所有的数据都保存在 某种类型的数据库管理系统( d b m s ) 中，过程的执行实际上就是对这些数据的查 询与处理。 4 任务推动的与目标拉动的 前者指的是从过程的开始，逐个环节的执行，当某个活动实例被处理完之后， 后续的有关活动将被创建并被激活，由此直至整个工作流程的完成。这是目前大多 数面向过程的w f m s 所使用的执行方式。而在目标拉动的w f m s 中，一个业务过程 被看成一个目标。过程实例执行时，该目标将被分解，得到相互之间按一定约束条 件关联起来的可执行的多个环节，其中各环节还可当成子目标进一步进行分解。在 各环节均执行完毕之后，整个过程也就完成了。目标拉动是种全新的执行方式， 下一代的w f m s 将具有此种特征。 国防科学技术大学研究生院学位论文 3 2