（通信与信息系统专业论文）铁业清算系统的研究.pdf

中文摘要 摘要：随着中国铁通铁道业务的发展，新需求、新业务不断出现，原有系统已不 能满足现行业务的要求，导致管理效率也不高，而且当前的网络安全形势日益严 峻，而该系统架构于公网之上，没有专门的安全保障技术，所以在安全性方面的 缺陷导致系统存在着巨大的数据安全隐患，因此，开发一套新的清算系统以针对 业务的扩展及高安全性的要求是非常有必要的。 本论文是针对中国铁通铁道业务的清算系统设计的一套解决方案。系统实现 了在b s 模式下对业务的清算管理，具有比较完备的功能。管理人员通过本系统 可以在w e b 页面进行各种操作，包括读取和存储各种信息，同时各级之间通过同 步机制获得数据的更新，以保证数据的正确，大大提高了业务的管理效率。 本文首先研究了铁道业务部的业务清算情况的现状，针对铁业对该系统提出 的业务及技术上的需求，提出了该系统的设计目标及一套关于实现业务清算系统 的实现方案；详细研究了系统的各项关键技术，包括系统业务中到的p e t d 网和工 作流理论，技术中用到的a s p n e t 2 0 、三层架构、w e bs e r v i c e 技术和角色访问控 制，以及这些技术在系统中的实现方式；最终完成了清算系统的解决方案。清算 系统中，上下级的业务需要用到工作流，本文将p e t r i 网的理论应用于其中进行设 计；以业界流行的a s p n e t 2 0 技术实现该系统的开发，后台代码用c 撑开发；为 了保证数据的完整和正确，限制不同的用户对数据的操作，通过角色控制访问技 术突出了它在安全性方面的应用；本系统中有些业务跟其他系统是相关的，利用 w e bs e r v i c e 技术实现了与其他系统的连接；为了上下级之间能及时更新数据，采 用了基于x m l 技术的同步策略实现了多级数据库之间的同步更新。 本文构建了较为完整的铁业清算系统，达到了预期的设计要求和功能指标。 关键词：铁业清算系统；p e t r i 网；a s p n e t 2 0 ；角色控制访问；w e bs e r v i c e ；基 于l 的同步 分类号：t p 3 1 9 a bs t r a c t a j e l s 。i 。i l a c t ： w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to fr a i l w a yb u s i n e s so fc h i n at i e t o n g , n e wd e m a n d sa n d b u s i n e s sh a v ec o m e ，a n dt h eo l ds y s t e mh a sn o th a n d l e dt h em e e to ft h eb u s i n e s sn o w , w h i c hl e a d st h a tt h ee f f i c i e n c yo fm a n a g e m e n ti sv e r yl o w , a n dn o wt h es t a t eo fn e t s e c u r i t yi sg e t t i n gm o r ea n dm o r es e r i o u s ，b u tt h eo l ds y s t e mi se s t a b l i s h e di nt h ep u b l i c n e ta sw e l la st h e r ei sn op r o f e s s i o n a ls e c u r i t yt e c h n o l o g y , s ot h e r ea l em a n yd e f e c t so n s e c u r i t y , w h i c hl e a d t h a tt h es y s t e mf a c e st h ed i f f i c u l t yo fd a t as e c u r i t y s oi ti s n e c e s s a r yt od e s i g na n o t h e rn e ws y s t e mi nt e r m so fn e w b u s i n e s sa n de x c e l l e n ts e c u r i t y t h i st h e s i si sas e to fr e s o l u t i o nf o rd e s i g n i n gt h ec l e a r i n gs y s t e mo fc h i n a t i e t o n g t h ec l e a r i n gm a n a g e m e n to fb u s i n e s si sr e a l i z e di nb sm o d e i nt h es y s t e m ， w h i c hi sc o m p l e t e dr e l a t i v e l y m a n a g e r sc a l ld oa l lk i n d so fo p e r a t i o n sf r o mt h e 腑 p a g e s ，i n c l u d i n go b t a i n i n ga n ds a v i n gd i f f e r e n ti n f o r m a t i o n , a n ds y n c h r o n i z a t i o n m e c h a n i s mi n f o r m st h eu p p e ro ft h eu p d a t ef o r mt h el o w e r ，w h i c he n s u r e st h ed a t aa n d i n f o r m a t i o nc o r r e c ta n de n h a n c e st h ee 伍c i e n c y t h es t a t u so fc l e a r i n go ft h eb u s i n e s si st o l df i r s ti nt h i sa r t i c l ea n di nt e r m so ft h e d e m a n d sf o rt h en e wb u s i n e s sa n dt e c h n o l o g y , t h e nt h ed e s i g nt a r g e to ft h es y s t e ma n da n e ws e to fr e s o l u t i o na b o u tt h ec l e a r i n gs y s t e mi ss u g g e s t e d f i r s t l y , w h a tk e y t e c h n o l o g i e sa r ei st o l d ，i n c l u d i n gt h ep e t r in e t a n dw o r k f l o wt h e o r yi nb u s i n e s s a p p l i c a t i o na sw e l la st h ea s p n e t 2 0 ，3 - l a y e r - s t r u c t u r e ，w e bs e r v i c ea n dr o l e - b a s e d a c c e s sc o n t r o l ，a n dh o wt h e ya r er e a l i z e di sr e s e a r c h e d ，t h es y s t e ma r ef i n i s h e da tl a s t i nt h ec l e a r i n gs y s t e m ，t h e r ea r ew o r k f l o w so fb u s i n e s sb e t w e e nt h eh e a d q u a r t e ra n d s u b o r d i n a t e s ，s ot h et h e o r yo fp e t r in e ti su s e di nw o r k f l o w ；t h es y s t e mi sd e v e l o p e db y t h et e c h n o l o g yo fa s p n e t 2 0a n dt h ep r o g r a ml a n g u a g ei s 酣；t om a k es u r et h ed a t ai s c o m p l e t ea n dc o r r e c ta n dl i m i td i f f e r e n tu s e r sa tt h ed i f f e r e n to p e r a t i o n so fd a t a , t h e r o l e - b a s e da c c e s sc o n t r o lt e c h n o l o g yh i g h l i g h t st h es e c u r i t yo ft h es y s t e m ；s o m e b u s i n e s si sr e l e v a n tt oo t h e rs y s t e m s ，a n dw e bs e r v i c er e a l i z e st h ec o n n e c t i o nb e t w e e n t h ec l e a r i n gs y s t e ma n do t h e rs y s t e m s ；t om a k es u r et h ed a t au p d a t e di si n f o r m e d b e t w e e nh e a d q u a r t e ra n ds u b o r d i n a t ei nt i m e ，s y n c h r o n i z a t i o nm e c h a n i s mb a s e do l lt h e x m l t e c h n o l o g ye n s u r e st h eu p d a t eb e t w e e nt h eh e a d q u a r t e ra n ds u b o r d i n a t e s a c o m p r e h e n s i v ec l e a r i n gs y s t e mi se s t a b l i s h e di nt h et h e s i s ，w h i c hc a na c h i e v e t h ed e s i g nr e q u i r e m e n t sa n df u n c t i o n a li n d i c e s k e y w o r d s - c l e a r i n gs y s t e m ：p e t r in e t ；a s e n e t 2 o ：r o l e - b a s e da c c e s s c o n t r o l ；w e bs e r v i c e ；s y n c h r o n i z a t i o nb a s e do nx m l c l a s s n 0 ：t p 31 9 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学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， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 靴敝储鹕触 签字日期：硎年占月1 7 日 导师签名；匆1 易 签字日期：硎年f 月i s - n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同i 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。 学位论文作者签名：签字日期：年月 日 致谢 本论文的工作是在我的导师刘云教授的悉心指导下完成的，刘云教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，生活中也给了我很大的指 导和影响，在此衷心感谢两年来刘老师对我的关心和帮助。 张振江老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向张老师表示衷心的谢意。 孟嗣仪教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷 心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，韩天虹、陈本锡、孙逊、张帆等同学对我论 文中的理论研究工作给予了热情帮助，实验室的其他同学在最后的整改中也给了 很多意见，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢家人我的父母，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的 学业。 1 绪论 1 1 引言 在电信经营过程中有三类重要的资源：以客户信息为主的客户资源；以资费 政策为主的管理资源和以网络基础设施为主的运营资源。这三类资源的有机结合， 才能为运营商带来最大的收益。因此，一个好的信息管理系统要能够保证基于这 三类资源的通畅的信息传递，避免由于职能不同所带来的信息孤岛和重复建设。 信息化是建设现代化企业的必要条件，对于提升企业形象推进企业发展都有 着至关重要的作用。对电信企业的中国铁通集团有限公司，信息化显得尤其如此。 中国铁通集团有限公司的铁道业务系统需要一个高效有序的管理系统，达到 信息利用的最大化和资源分配的最合理化。 1 2 选题背景 当前公司铁道业务部正在使用的铁路通信业务统计分析系统在公司铁路通信 市场管理中发挥了很积极的作用，它大大提高了铁道业务部的工作效率，改变了 数据管理方式，提高了数据处理的准确性、安全性，大大缩短了报表周期。业务 统计分析系统提供了全新的信息管理模式，采用联网上报方式，将上报信息统一 存储于数据库中，充分利用现代的计算机技术有效地管理统计信息，保持各级单 位数据的一致性，另外这套系统为全公司铁道业务系统建立了良好的信息沟通与 交流平台，加强了各个分公司之间的交流和互动。 但是，该系统当时开发时要实现得只能满足铁路通信市场的部分要求，没有 对铁道业务安全、服务、g s m r 、新业务拓展等方面的支持能力，随着铁路事业 的迅猛发展，新需求、新业务不断出现，原有系统已经不能满足铁路快速发展对 铁通铁道业务工作的要求。此外，当前的网络安全形势日益严峻，而该系统架构 于公网之上，没有专门的安全保障技术，存在数据遭到恶意攻击等危险，存在着 巨大的数据安全隐患。 因此，虽然原有系统在公司铁路通信市场管理中发挥了重要的作用，但是它 已经不能满足当前的新需要，有必要进行全面升级和功能完善。开发一套符合公 司铁道业务管理需求的清算系统，既是对原有系统的升级改造，也是对管理功能 和效率的又一次大幅提升。新开发的系统功能将更加全面和完善，同时将大大提 高安全性，扩容改造后的新系统必将大大改善铁业部门的工作流程并提高管理效 率。 1 3清算系统设计的目标 铁道业务部清算系统旨在进一步提高铁道业务的运营效率，减轻业务人员工 作量，为铁道业务的管理提供一个功能更加丰富、强大的工作平台。 该清算系统全面支持铁道业务管理、服务、g s m r 、新业务拓展等方面新需 求，使铁通铁道业务工作能够适应铁路快速发展的需要。 该清算系统的开发可以达到保证重要数据安全、增加恶意攻击的复杂性、提 高系统安全的目的，同时增加数据备份功能，减少因意外事件带来的影响。 通过使用铁道业务清算系统，可以精简繁冗的具体的操作，提高统计、分析 能力，更加合理、高效实现对铁道业务的计费管理，满足铁道业务不断发展的需 求。 1 4 本课题的主要工作内容及章节安排 本课题根据铁道业务部的业务清算情况的现状，及铁业对该系统业务及技术 上的需求，提出了一套关于实现业务清算系统的实现方案。本文详细研究了实现 清算系统的关键技术，以及这些技术在系统的实现。将p e t r i 网的理论应用于本系 统的工作流的设计中，以a s e n e t 2 0 技术实现该系统的开发，通过角色控制访问 技术突出了它在安全性方面的应用，利用w e bs e r v i c e 技术实现了与其他系统的连 接，并采用基于x m l 技术的同步策略实现了多级数据库之间的同步更新。 论文的架构如下： 第一章绪论。本章介绍了课题背景和设计的目标，阐述了项目建设意义。 第二章系统实施的理论技术。本章介绍了系统构建的相关的技术。对p c t r i 网的理论，a s e n e t 2 0 技术，以及w e bs e r v i c e 技术进行了重点介绍。分别对它 们的优点、应用场合以及如何实施进行了分析。 第三章清算系统的总体设计及实现。在分析了系统需求的基础上，提出了清 算系统的具体实现方案，并对系统的构架以及各个模块进行了详述。 第四章关键技术在系统中的实现。本章在系统体系构建的基础上，对关键技 术如何在系统中实施或应用进行了详细的介绍和分析。p e t r i 网在工作流中的应用 是核心部分，本章以流程实现为中心，从后台数据库的设计，a s e n e t 2 0 的应用 以及利用w e bs e r v i c e 调用其他系统功能，基于x m l 技术的同步策略实现了多级 2 数据库之间的同步更新几个方面对系统中的关键技术进行了分析。 第五章结论。介绍系统的结论与展望，概要本文研究的主要内容和成果，并 对有待进一步研究的内容进行讨论。 3 2 系统实施的理论技术 2 1p e t r i 网 2 1 1p e t r i 网的基本概念 1 9 6 2 年联邦德国的c a r la d a mp e t r i 在他的博士论文用自动机通信中首次 使用网状结构模拟通信系统。这种系统模型后来以p e t r i 网为名流传。 p e t r i 网是一种可用图形表示的组合模型，具有直观、易懂和易用的优点，对 描述和分析并发现象有它独到的优越之处。 p e t r i 网又是严格定义的数学对象，借助数学开发的p e t r i 网分析方法和技术既 可用于静态的结构分析，又可用于动态的行为分析。 p e t r i 网的应用非常广泛，例如软件设计、工作流管理、工作流模式、数据分 析、并行程序设计、协议验证等就是比较常见的应用。 基本的p e t r i 网是由四个元素组成的，包括库所( p l a c e ) 、变迁( t r a n s i t i o n ) 、有 向弧( c o n n e c t i o n ) 、令牌( t o k e n ) 等。其中库所是用圆形或椭圆表示，变迁是用方形 表示，有向弧表示库所和变迁之间的有向弧，令牌是库所种的动态对象，可以从 一个库所移动到另一个库所。其中p e t r i 网的规则是有向弧是有方向的，两个库所 或两个变迁之间不允许有弧，库所可以拥有任意数量的令牌。 如果用p e t r i 网给流程建模，那么流程的状态是由在库所中的令牌建模的，状 态的变迁是由变迁建模的。令牌表示事物( 人、货物、机器) 、信息、条件或对象的 状态；库所表示库所，通道或地理位置；变迁表示事件，转化或传输。 以下为p e t r i 网的基本概念。 川( 1 ) 定义2 1 三元组n - ( s ，t ；f ) ( 称为有向网( d i r e c t e dn e t ) ，简称网( n e t ) ) 的充分必要条件是： 1 s nt - a ，2 。s i j t 囝，3 f c _ ( s x t ) u ( t s ) ， ( “”为笛卡尔积) 4 d o m ( f ) o c o d ( f ) = su t ， 其中d o m ( f ) = 矧砂：( x ，y ) f ， ，、 c o d ( f ) = 抄i 砂：( z ，j ，) fj 分别为f 的定义域和值域。 s 和t 分别称为n 的库所( p l a c e ) 集和变迁( t r a n s i t i o n ) 集，f 为流关系( f l o w r e l a t i o n ) 。库所和变迁又分别称为s 元素和t - 元素，或s 元和元。x = s o t 称为 n 的元素集。 库所集和变迁集是有向网的基本成分，流关系是从它们构造出来的，所以在t 4 和f 之间用分号( ；) 隔开。库所和变迁是两类不同的元素，所以s n t - a ，而 s u t f 2 j 表示网中至少要有一个元素。每个库所代表一种资源，资源的流动由流 关系规定，所以变迁只能与库所有直接的流关系：f s x t u t x s ，不参与任何变 迁的资源表现出孤立的库所，不引起资源流动的变迁表现为孤立的元素， d o m ( f ) u c o d ( f ) = s o t 规定网中不能有孤立的元素。 定义2 2 1 n = 仃，s ；f ) 称为n - = 仃，s ；f ) 的对偶网( d u a ln e t ) 2 n 。= ( s ，t ；f 1 ) 称为n = ( s ，t ；f ) 的逆i 两( r e v e r s en e t ) 。 定义2 3 设x x 为n 的任一元素， x = t y l ( y , x ) f ) 称为x 的前及( p r e - s e t ) 或输入集， x - z i ( x ，z ) f ) 称为x 的后集( p o s t - s e t ) 或输出集。 其中由前集、后集引出以下的符号： x 。 x ) ，x 掣xu x ，x _ xu x ”， x = x ux ，x = 丫u xux 。 定义2 4 1 若v x x ：xnx = f 2 j ，则n 为单纯网。 2 若坛，y x ：。x = y 人x = y x = y ，则n 为简单网。 通常用吲表示集合d 的元素个数，若d 为无限集合，则= l d l = 。 定义2 5 1 若i x 数据访橱层 数据访问和存储 数据管理 k- j 图2 6 三层应用程序结构图 f i g u r e 2 - 63 - l a y e r - a p p l i c a t i o n - p r o g r a ms t r u c t u r e 表示层 表示层主要包含a s p n e tw e b 窗体、页面用户界面等元素。该层主要完成两 个任务：一是从业务逻辑层获取数据并显示给用户；二是实现与用户的交互， 将有关数据回送给业务逻辑层进行处理，其中可能包括数据验证、处理用户界 面事件等。表示层的价值在于，它把业务逻辑层和外部刺激( 用户输入、激发 事件等) 隔离开来。这样到达业务逻辑层的请求看起来都是一样的，无论请求 是来自用户输入，还是接受一个文件、时间或者业务事件等所触发。另外，表 示层重点表达的是用户的兴趣和利益，为应用程序交互提供任何形式的帮助， 包括优异的信息提示，用户偏好设置等。 业务逻辑层 业务逻辑层包含了核心业务相关的逻辑，他们实现业务规则和业务逻辑，并且 完成应用程序运行所需要的处理。作为这个过程的一部分，业务逻辑层负责处 1 3 理来自数据存储者发送给数据存储的数据。 数据访问层 数据访问层包含数据存储和与它交互的组件式服务。这些组件和服务在功能上 和业务逻辑层相互独立。 综上所述，数据层从数据库中获取原始的数据，业务逻辑层把数据转换为符 合业务规则的有意义的信息，表示层把信息转换成对用户有意义的内容。同时， 上层可以使用下层的功能，而下层不能够使用上层的功能，按不同的顺序来执行 这些下层程序。层次体系就是以这种方式来完成多个复杂的业务功能的。 这种分层设计方式很有用，因为每一层都可以独立地修改。可以单独修改业 务逻辑层，然后不断地从数据层接受相同的数据，并把这些数据传递到表示层， 而不用担心出现歧义。或者单独修改表示层，使得对于站点外观的修改不必改动 下面的业务逻辑层的逻辑和规则。另外，分层设计还具有提高应用程序内聚程度、 降低耦合，易于扩展、维护和重用等优点。 2 3w e bs e r v i c e 概述 2 3 1w e bs e r v i c e 基本概念 w e bs e r v i c e ( 或x m lw e bs e n r i e e ) ，允许完全不同的服务器系统相互之间可以 进行通信交换信息，是构建互联网分布式系统的基本部件。w e bs e r v i c e 是通过 s o a p 在w 曲上提供的软件服务，使用w s d l 文件进行说明，并通过u d d i 进行 注册【l l 】。 x m l ：( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 扩展型可标记语言，s o a p 的基础。它以 一种开发的自我描述方式定义数据结构，在描述数据内容的同时能够突出对结构 的描述，从而体现出数据之间的关系，以x m l 为基础的新一代w w w 环境是直 接面对w 曲数据的，不仅可以很好地兼容原有的w e b 应用，而且可以很好地实现 w 曲中的信息共享与交换。 x m l 主要有以下几个特点：可扩展性，允许各个组织、个人建立适合自己需 要的置标集合，可以根据需求参数化和语义化相应的数据；结构性，数据存储格 式不受显示格式的制约；平台独立性，x m l 文档是纯文本，独立于平台和应用。 所以，运用x m l 可以有效地解决新旧系统、不同应用系统之间或者不同数据源之 间的数据同步问题。 d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ) ：文档类型定义，它是用来定义合法的x m l 文档，使用一系列合法的元素来定义文档的结构，一个d t d 文档包括：元素定义 1 4 的规则，元素间关系的定义规则，元素可使用的属性、实体等。 s o a p ：( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 简单对象访问协议，是一个以x m l 技 术为基础，采用h 1 w h r r p s 通信协议的一种规范。当用户通过u d d i 找到你的 w s d l 描述文档后，它可以通过s o a p 调用你建立的w e b 服务中的一个或多个操 作。 w s d l ：( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) w s d l 文件是一个x m l 文档， 用于说明一组s o a p 消息以及如何交换这些消息。大多数情况下由软件自动生成 和使用。 u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y ，a n di n t e g r a t i o n ) 是一个主要针对w 曲 服务供应商和使用者的新项目。在用户能够调用w e b 服务之前，必须确定这个服 务内包含哪些商务方法，找到被调用的接口定义，还要在服务端来编制软件，u d d i 是一种根据描述文档