（通信与信息系统专业论文）基于web+service的远程教育系统设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着计算机技术，特别是i n t e m e t 的迅猛发展，互联网上大量的远程教育服务机 构不断涌现。但由于i n t e r n e t 自身的特点和发展历史，这些远程教育机构提供的各种 服务信息都分散在各个远程教育系统之中，不能通用和共享，形成了一个个远程教育 资源或者服务的“信息孤岛”，造成了大量教育资源的浪费。因此实现以i n t e m e t 为中 心，跨平台和松散耦合的网络教育资源共享体系结构成为网络教育技术研究的热点之 一。 w e bs e r v i c e 是种基于因特网的应用程序互操作技术，在遵守由一个协议集组成 的特殊的数据格式下，运用该技术可以进行对象组件之间的远程交互。本文首先对分 布式异构环境下对象及数据共享技术进行了分析，探讨了互联网中多种远程教育资源 实现共享的各种可行技术，然后对w e bs e r v i c e 技术进行了详细的论述，说明了应用 w e bs e r v i c e 技术来歼发实现远程教育系统是实现远程教育资源共享的最佳途径，并且 在此基础上着重论述了基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统的设计和实现过程。本文主 要工作在于根据现有的u d d i 协议规范，研究了适合现有远程教育系统的u d d i 注册 中心的数据结构模型和信息模型以及基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统开发框架，并 且通过一个具体的基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统的设计，说明了基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统的运行模式和实现过程。 本文的研究为基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统的实现提供了启发性的案例，对 远程教育系统的u d d i 注册中心的数据结构模型和信息模型进行了有效的尝试研究， 这对今后的相关系统设计具有现实的意义。 关键词：w e bs e r v i c e ；u d d i ；远程教育：资源共享：x m l 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n di n t e r n e t ，l o t so fd i s t a n c ee d u c a t i o ns e r v i c e e n t i t i e sa r o s ei nt h ei n t e m e t b e c a u s eo ft h ec h a r a c t e r i s t i ca n dt h eh i s t o r yo fi n t e m e t ，t h e i n f o r m a t i o np r o v i d e db yt h ee d u c a t i o ns e r v i c ee n t i t yi sd i s t r i b u t e di ns o m ei s o l a t e de n t i t i e s s y s t e m g ：i ti s d i f f i c u l tf o r t h eu s e r st ou s ea n df i n dt h ei n f o r m a t i o na n dt h ew a s t e p h e n o m e n o no fal a r g en u m b e ro fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e so c c u r s t h e r e s e a r c ha b o u t i n t e r n e t - c e n t e r e d ，p l a t f o r m i n d e p e n d e n ta n dl o o s e c o u p l e ds y s t e m a r c h i t e c t u r ef o r t h e s h a r i n go fd i s t a n c ee d u c a t i o nr e s o u r c e sg e t sm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n w e bs e r v i c ei sa ni n t e r n e t b a s e dt e c h n o l o g yf o rt h ei n t e r o p e r a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n t a p p l i c a t i o np r o g r a m s ，w i t ht h es u p p o r t i n go fs o m ep r o t o c o ls e t s ，w e bs e r v i c e sc a n r e a l i z e r e m o t ei n t e r a c t i o n sb e t w e e no b j e c tc o m p o n e n t s t h i st h e s i s f i r s t l ya n a l y z e so b j e c t i n t e r o p e r a t i o na n dd a t as h a r i n gt e c h n o l o g yi nd i s t r i b u t e da n dh e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t t h e nv a r i o u sk i n d so ff e a s i b l et e c h n o l o g i e st h a tc a r lr e a l i z e 如es h a r i n go fd i s t a n c ee d u c a t i o nf e s o u l c e s i nt h ei n t e m e ta r ed i s c u s s e d w i t ht h ee x p l a n a t i o no fw e bs e r v i c et e c h n o l o g yi nd e t a i l ，t h ed e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o no fad i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e mb a s e do n , w e bs e r v i c ei sp r e s e n t e d t h e m a i nc o n t r i b u t i o no ft h i sp a p e ri st h a tt h ec o n s t r u c t i o nm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e lf o r u d d lr e g i s t r yc e n t e ri nd i s t a n c ee d u c a t i o n 。a n dad e v e l o p m e n tf r a m e w o r kf o rd i s t a n c e e d u c a t i o ns y s t e mi sa l s op r e s e n t e d f i n a l l ya ne x a m p l eo fw e bs e r v i c ed i s t a n c ee d u c a t i o n a p p l i c a t i o ni si l l u s t r a t e d ，w h i c hi sp r o v e dt h a tt h et e c h n o l o g i e sd i s c u s s e di nt h i sp a p e rc a n b eu s e di nd i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e md e s i g np r o p e r l y t h er e s e a r c ho ft h i st h e s i sp r o v i d eah e u r i s t i cc a s e ，i nw h i c had i s t a n c ee d u c a t i o n s y s t e mb a s e do nw e b s e r v i c er e a l i z e d i tc a r r i e do ne f f e c t i v et r yt or e a l i z et h ec o n s t r u c t i o n m o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e lf o ru d d ir e g i s t r yc e n t e ri nd i s t a n c ee d u c a t i o n i th a s r e a l i s t i cm e a n i n gt ot h eo t h e rs y s t e md e s i g n k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ，u d d i ，d i s t a n c ee d u c a t i o n ，s h a r i n go fr e s o u r c e s ，x m l n 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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已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 文中以明确方式标明。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：剁研 日期：) c d 年f 月7 日 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，即：学校有权 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。 本人授权华中科技大学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。 本论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：刽盈 日期：洲年，月7 日 指导教师签名：7 | f 运歹旁江 日期：年f 诮7 同 华中科技大学硕士学位论文 1 1 研究背景 1 绪论 自i n t e m e t 在全球广泛应用以来，基于i n t e r n e t 的计算机远程教育( t e a c h i n ga n d l e a r n i n ga ta d i s t a n c e ) 在世界范围内得到了迅速的发展。国内以计算机远程教学为基 础的现代远程教育近几年来也发展得极为迅速。在高等教育方面，教育部已经批准 6 8 所重点高校开办网络远程教育l l l ；在基础教育方面，近年来各地自发涌现出一大 批中小学教育网校：在成人教育方面，各地原有的远程教育系统正在向网络转移， 形成多种媒体共存的新格局。大力发展现代远程教育，对于促进我国教育的普及和 建立终身学习体系，实现教育的跨跃式发展，具有重大的现实意义。 但是，由于受计算机技术、认知学和教育学发展的制约，目前的远程教育实现 技术大大落后于教育理论的发展。大多数的远程教育站点仅仅推出了基于w e b 方式 的课件教学服务，除了部分教学课件是采用多媒体形式外，文本加图片的网页 ( h t m l ) 方式仍旧是目前远程教育中面向广大学员的主要学习内容。如何使教学资 源在课堂知识和教学管理层面进行更加有效的交换，更加鲜明地突出现代远程教育 资源共享、系统开放和便于协作的特点，不仅是现代远程教育技术的研究重点，同 时也是计算机应用技术的一个重要研究方向。 1 2 远程教育资源的发展现状 由于国家对远程教育的政策支持和人们对远程教育的巨大需求，互联网上的网 络教育资源呈现出百花齐放的局面，从资源的载体形式上来看，有文字、图像、动 画、音频、视频等；从资源的运行平台上来看，有跨平台和专用平台的资源；从资 源类别上来看，有教学素材、试题、课程、案例、教案、索引目录等；从资源结构 上来看，有非结构化原始资源、半结构化资源和结构化资源等【1 。由于这些资源大部 分是分布在各教育资源提供组织独立的教育资源库中，而这些资源库系统采用的资源 华中科技大学硕士学位论文 描述规范不尽相同，并且每个资源库系统都是利用自己的数据管理系统来对资源进 行管理，因此形成了大量零散、孤立的“信息孤岛”。我们很难对这些资源进行统一 控制，更谈不上有效共享、交换资源信息了。 因此，目前困扰远程教育技术的核心问题是教育资源重用、共享和系统交互操 作的问题。但目前无论是厂家批量提供还是各学科教师的开发，都难以实现其系统 化和规模化。在实际使用过程中，用户需要经常在不同的站点，通过不同的检索接 口来寻戡相关资源，大大限制了资源利用率的提高。 1 2 1 远程教育技术标准开发现状 有鉴于此，国际上已有不少国家和组织致力于现代远程教育技术标准【3 】【5 1 的研 究。美国航空工业计算机辅助训练委员会( 脚c c ) 提出了计算机管理教学标准；美 国国防部提出了可共享课程对象参照模型( s c o r m ) ；i m s 全球学习联合公司提出 了学习系统技术规范。欧洲的a r i a d n e ( 欧洲远程教育多媒体制作与销售网联盟) 、 p r o m e t e u s ( 促进欧洲社会教育和培训中使用多媒体工程) 、c e n i s s ( 欧洲标准 委员化信息社会标准化系统) 等组织进行多媒体和远程教学技术标准的研究、国际 合作及本土化工作。国际标准化组织i s o 于1 9 9 9 年成立了j t c l s c 3 6 委员会，专 门从事学习、教育、培训技术标准的征集、修订和批准工作，目前已有美国、英国、 德国、日本、乌克兰等国提交了标准议案。 我国教育部对远程教育技术标准化建设工作极为重视。2 0 0 0 年1 1 月，组织国内 8 所重点高校的有关专家开展远程网络教育技术标准研制工作，并成立了教育部教育 信息化技术标准委员会，简称c e l t s c ( c h i n e s ee l e a r n i n g t e c h n o l o g ys t a n d a r d i z a t i o n c o m m i t t e e ) 。该委员会同时也是国家信息技术标准化技术委员会的专业分委员会以及 国际标准组织i s oj t c l s c 3 6 和i e e el t c s 的团体会员。该委员会以研究、制订、 推广与教育信息化相关的技术标准为使命。但是由于我国目前的网络远程教育技 术标准推广还处于起步阶段，各网络教育系统的资源自成体系，无法实现有效的交 流和共享，造成大量低水平的重复性开发工作，不但带来人力物力的浪费，而且无 法与国际网上教育体系有效沟通，这大大妨碍了我国远程教育向着更高层次发展。 华中科技大学硕士学位论文 由于网络远程教育技术标准只解决了描述问题，如何实现异构网络资源的共享是目 前考虑的关键问题。 1 2 2 分布式资源共享关键技术简介 不同远程教育系统中或者资源库中的教学资源共享问题，实质上相当于网络中 异构数据之间的访问与共享问题。当前，在分布式异构环境下，用于实现异构数据 之间共享的技术主要有以下几种：o m g 组织的c o r b a 标准、m i c r o s o f t 的 c o m d c o m 标准、s u n 公司的j a v ar m i 标准以及基于互联网的w e bs e r v i c e 技术。 c o r b a t 6 1 1 7 1 ：c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e l 是 o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 带i 定的一组用来定义“分布式对象系统”的标准，其目 的是定义一套协议。符合这个协议的对象可以互相交互，不论它们是用什么样的语 言写的或者运行于什么样的机器和操作系统。o r b 是c o r b a 应用的基础，不同的 公司可以开发出不同的o r b 。但由于大家使用相同的通信协议，因此基于不同o r b 实现的应用之间可以无缝通信。c o r b a 中，对象与对象之间的对话用i d u i n t e r f a c e d e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 来定义a d c o m 8 1 ：m i c r o s o f t 的分布式c o m ( d c o m ) 扩展了组件对象模型技术( c o m ) ， 使其能够支持在局域网、广域网甚至i n t e m e t 上不同计算机的对象之间的通讯。c o m 定义了组件和它们的客户之间互相通信的方式。它使得组件和客户端无需任何中介 组件就能相互联系。当客户进程和组件位于不同的机器时，d c o m 仅仅只是用网络 协议来代替本地进程之间的通讯。 r m i 9 i ：远程方法调用( r m i ，r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 是i d k l 1 中引入的分 布式对象软件包，它的出现大大简化了分布异构环境中j a v a 应用之间的通信。要使 用r m i ，必须构建四个主要的类：远程对象的本地接口、远程对象实现、r m i 客户 机和r m i 服务器。r m i 服务器生成远程对象实现的一个实例，并用一个专有的u r l 注册。r m i 客户机在远程r m i 服务器上查找服务对象，并将它转换成本地接口类型， 然后像对待一个本地对象一样使用它。 w e bs e r v i c e ”l ：是由i b m 、m i c r o s o f t 和a r i b a 三家公司共同提出的一种新的网 华中科技大学硕士学位论文 络服务的概念，实质上也是一套标准，用于规范应用程序如何在w e b 上实现互操作 性。简单地讲，w e bs e r v i c e 是一个基于因特网的应用程序模块，在遵守由一个协议 集组成的特殊的技术格式下，进行对象组件之间的远程互连交互。在w e bs e r v i c e 中。 x m l 是数据的格式，s o a p 是调用w e bs e r v i c e 的协议，w s d l 是描述w e bs e r v i c e 的格式，而u d d i 是w e bs e r v i c e 登记、查找和利用的组合。四个方面组成了整个 w e bs e r v i c e 架构。 。通过对以上几种分布异构环境中对象访f q 技术的简单分析，可以清楚地看出 w e bs e r v i c e 对新一代因特网协议标准的支持，是c o r b a 、d c o m 和r m l 等技术远 不能及的，同时也是w e bs e r v i c e 在互联网环境下倍受推崇并取得成功的主要原因。 在实际应用过程中，防火墙的问题时刻困扰着c o r b a 、d c o m 和r m i 等技术的实 ： 施。而w e bs e r v i c e 通过利用标准协议，解决了多年来一直困扰互联网发展的两大瓶 颈：数据传送和平台异构，从而为开发者提供了一个统一的编程接口，为使用者提 供了一个很好的互联网络模型。 1 2 3w e bs e r v i c e 的技术特点 w e bs e r v i c e 的提出，最初是为了满足网上电子商务迅猛发展的需求。由于缺乏 松数稷舍约网络资源共享体系和功能模块的共享机寿扎各秘电子商务应用系统，即 使在设计前规划得十分完美，一旦被部署和投入运行，就很难随着业务环境和业务 需求的变化而改进。例如，企业经常会增加新的电子商务业务或者对现有的业务流 程进行更改，有时用户的需求变化得更为频繁。可以说，麓够随心所欲地满足企业、 员工和用户的定制要求，对应用系统保持经常的业务更新是当今网络程序开发者面 临的最大问题。 基于x m l 技术的w e bs e r v i c e 正好能解决这一问题，成为目前应用环境中最为 合理的解决方案。w e bs e r v i c e 的使用将改变目前的开发模式和应用部署的费用规模。 各种w e bs e r v i c e 分别实现了一定的电子业务功能，通过将各种电子业务的w e b s e r v i c e 进行组合和集成，可以创建动态电子业务应用。w e bs e r v i c e 能够统一地封装 各种信息、行为、数据表现以及业务逻辑流程，而无需考虑应用所在的环境是使用 华中科技大学硕士学位论文 何种系统和设备。 通过使用w e bs e r v i c e ，企业能够用以自订所不可能的方式通过抽象和混合将自身 的电子业务组件化。当一个企业的核心竞争力被组件化之后，那么这些核心竞争力 就能够很方便地在不同的企业之间共享，同时架构跨企业的电子业务应用，形成业 务w e b 。 在业务w e b 中，将不需要为使用一个电子业务应用而购买这个电子商务应用所 承载的应用软件。w e bs e r v i c e 是一种无需购买并部署的组件，这种组件是被一次部 署到i n t e r a c t 之后到处可用的一种新型组件，所有应用只需要能够连入i n t e m e t 就可 以使用和集成这些w e bs e r v i c e 。通过采用w e bs e r v i c e ，程序开发的代价显著降低了， 程序员无需与多种平台进行交互，而只需要与- 种组件进行交互，同时w e bs e r v i c e 的调用界面完全采用标准的x m l 及相关技术，在代码实现上的代价也有显著下降。 甚至通过工具的支持，根本无需更改程序代码，就可以实现业务程序的更新。同时 随着新的w e bs e r v i c e 技术，如w s d l ，u d d i w s f l 的大量使用，w e bs e r v i c e 在运 行时进行动态装配将成为现实。这样每个用户都可以根据自己的需要定制业务应用 软件的功能模块。 全球权威r r 行业研究评论机构g a r t n e rg r o u p 在对w e bs e r v i c e 的应用概况进行 调研时指出，到2 0 0 4 年底，企业将会普遍接受基于w e bs e r v i c e 的商务应用模式， 而服务集中的计算模式将会进入青年期。私有的u d d i 注册中心将在各类应用中处 于优势地位。将有4 0 的金融财务服务事务使用w e bs e r v i c e 模式，而9 5 的在线政 府服务也将以w e bs e r v i c e 的形式提供。到2 0 0 5 年，公共的u d d i 注册中心将作为 公共商务信息的交换机制而获得广泛使用，动态服务同样将大量投入使用。 根据软件市场的发展变化，我们看到目前各大技术提供商都在按照g a r t n e r g r o u p 的预测陆续推出w e bs e r v i c e 构建工具：m i c r o s o f t 的v i s u a ls t u d i o n e t ，i b m 的w e bs e r v i c et o o l k i t ，s u n 的s u no n e 等。基于w e bs e r v i c e 的公共技术标准 s o a p w s d l u d d i w s f l 或是已经成为事实的行业标准，或是正在制订的进程中。 我们有理由相信w e bs e r v i c e 将成为将来动态商务w e b 的主流技术。将w e bs e r v i c e 应用到远程教育资源的管理中将促进教育资源的注册、发布和检索。 华中科技大学硕士学位论文 1 3 论文的主要工作 针对教育资源的重用、共享和互操作问题，本文在标准化教育资源的描述基础 上，研究了教育资源的共享、发布和互操作框架，其主要工作体现在： ( 1 ) 综述了分布式资源共享框架，探讨和论证了x m l 和w e bs e r v i c e 用于远程教 育系统开发的可行性。 ( 2 ) - 给出了一个符合u d d i 规范的远程教育u d d i 注册中心开发框架。 ( 3 ) 结合远程教育网上资源的特点，设计了描述各种远程教育网上资源特征的远 程教育u d d i 信息模型，为各种远程教育服务机构注册和调用w e bs e r v i c e 提 供了技术支撑。 ( 4 ) 利用本文所提出的u d d i 注册中心开发框架和远程教育u d d i 信息模型，验 证性地丌发了一个基于w e bs e r v i c e 的远程教育原型系统。本论文的研究成果 可以推广应用到远程教育资源建设中心或网络教育资源建设中心。 1 4 论文的组织 论文其它部分组织如下： 第二章为远程教育系统设计和实现的理论和技术基础。本章首先对x m l 和w e b s e r v i c e 进行了论述，接着介绍了w e bs e r v i c e 的框架标准，最后对w e bs e r v i c e 在 远程教育应用上的优势进行了综述。以上为远程教育系统设计和实现奠定了基础。 第三章主要建立了一个基于w e bs e r v i c e 的远程教育系统开发框架，在此基础上 对远程教育服务注册中心进行了系统的分析，设计并实现了它的基本数据结构模型 和信息模型。另外还对实现u d d i 注册中心功能的a p i 进行了分析和研究。 第四章主要结合第三章建立的符合远程教育实际情况的u d d i 信息模型，在基 于w e bs e r v i c e 的远程教育系统框架的基础上，详细分析了基于w e bs e r v i c e 的远程 教育系统的功能模块，并详细论述了远程教育系统注册的设计和实现以及其它常用 功能的实现过程。对实现过程中出现的问题提出了解决的方法。 第五章为结论。本章对论文工作进行总结对后续的研究工作进行了展望。 华中科技大学硕士学位论文 论文各章节的关系如图1 1 所示。 绺l f l 论文各章肖的关系 7 华中科技大学硕士学位论文 2w e bs e r v i c e 概述 w e bs e r v i c e 是由i b m 、m i c r o s o f t 和a r i b a 三家公司共同提出的一种新的网络服 务的概念，主要用于规范应用程序如何在w e b 上实现互操作性。在w e bs e r v i c e 中， x m l 是数据的格式，s o a p 是调用w e bs e r v i c e 的协议，w s d l 是描述w e bs e r v i c e 的格式，而u d d i 是w e bs e r v i c e 登记、查找和利用的组合。四个方面组成了整个 w e bs e r v i c e 架构【1 1 1 。本童将主要对w e bs e r v i c e 的概念、架构及其涉及到的相关技 术，如x m l 、s o a p 、w s d l 和u d d i 进行论述。 2 1x m l 概述 x m l 1 2 l 【1 3 】( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g r 可扩展的标记语言) 是一种扩展性标 识语言，是互联网联合组织( w 3 c ) 创建的一组规范，以便于软件开发人员和内容 创作者在网页上组织信息。其不仅满足不断增长的网络应用需求，同时还能够确保 资源交换具有良好的可靠性和交互操作性。使用它可以描述各种复杂的应用页面， 如复杂的数学公式、化学分子式等。 与h t m l 一样，x m l 也来自s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z em a r k u pl a n g u a g e ) ，但 复杂程度l i ：s g m l 低。而且有着h t m l 语言欠缺的伸缩性与灵活性。x m l 实际上是一 套定义语义标记的规则，使用者可以自行定义标记、属性名及描述法，用来描述文 件中的任何数据元素，从而突破了h t m l 固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富、 更复杂并组成一个完整的信息体系，这些标记将文档分成许多部件并对这些部件加 以标识。同时它也是种元标记语言，即定义了用于定义其他与特定领域有关的、 语义的、结构化的标记语言的句法语言。 x m l 主要有三个要素：s c h e m a ( 模式) 、x s lr e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g e 一 一可扩展样式语言) ：g l x l l ( e x t e n s i b l el i n kl a i l g u a g e 可扩展链接语言) 。s c h e m a 规定了x m l 文件的逻辑结构，定义了x m l 文件中的元素、元素的属性以及元素和元 素的属性之间的关系。它可以帮助x m l 的分析程序校验x m l 文件标记的合法性。x s l 华中科技大学硕士学位论文 是用于规定x m l 文档样式的语言。它能在客户端使w e b 浏览器改变文档的表示法， 从而不需要再与服务器进行交互通信。，i 将进一步扩展目前w e b 上已有的简单链 接，由于x m l 能够针对特定的应用定义自己的标记语言，这一特征使得x m l 可以应 用在远程教育、电子图书、电子商务等领域，形成各具特色的独立解决方案。 x m l 作为数据交换和网络计算的基础，已经无可非议地成为了一种网络通用语 言，通过x m l 来表达知识、传递数据，不仅跨越了平台，还跨越了空间( i n t e r u e t 的 范围将扩展到无线) ，更跨越了设备( x m l 的数据与表现的分离可以成为不同终端 间交换信息的载体) 。 图2 1 是一个完整的x m l 文档示例，通过该文档可以看出，x m l 与h t m l 在 结构上极为相似，两者的不同点在于x m l 允许用户自己定义文档中的标记，如其中 的 电话总机 等。x m l 中共有六种标记：元素( e l e m e n t s ) ， 属性( a t t r i b u t e s ) ，实体引用( e n t i t yr e f e r e n c e s ) ，注释( c o m m e n t s ) ，处理指令( p r o c e s s i n g i n s t r u c t i o n s ) 和c d a t a 段( c d 衄 as e c t i o n s ) 。其中，元素是标记的最常见的形式， 由尖括号分隔，和我们熟悉的h t m l 中的标记看起来没什么两样。 2 2w e b8 e r v i c e 简介 图2 1x m l 文档示例 尽管我们已经在网络上享受到了多种服务，如新闻、电子邮箱和股票行情等， 但是由于历史原因，这些服务一宜处于无序状态没有统一交换信息的标准，也没 有准确有效的查询方式。这种无序状态在网络电子商务发展到一定地步的时候，已 9 华中科技大学硕士学位论文 经严重影响了交易双方的信息交换需求。在这种情况下，如何把现有零散无序的网 络服务结合起来，开发可以准确查询、定位并交换信息的新型服务，就成为一个迫 切问题。w e bs e r v i c e 就是在这种情况下应运而生的一种解决途径。 w 3 c 达成一致意见的w 曲s e r v i c e 定义为：w e bs e r v i c e 是由u r i 标识的软件 应用程序，其接口和绑定可以通过x m l 构件进行定义、描述和发现，w e bs e r v i c e 支持通过基于因特网协议，使用基于x m l 的消息和其他软件应用程序直接交互。 从应用的层面看，w e bs e r v i c e 就是一个应用程序，它向外界提供一个能够通过 w e b 方式进行调用的a p i 。比如说我们要创建一个用于返回当前天气情况的w e b s e r v i c e ，那么只要建立一个a s p 页面，它接受邮政编码作为查询字符串，然后返回 一个由逗号隔开的字符串，包含了当前的气温和天气情况。要调用这个a s p 页面， 只需要发送以下h r r pg e t 请求：“h t t p ：h o s t c o m p a n y c o m w e a t h e r a s p z i p c o d e = 3 1 0 0 2 7 ”，返回的数据应该是“3 l ，阴转多云”。当然，w e bs e r v i c e 的应用远不止这些， 还有许多更复杂的应用。 2 3w e bs e r v i c e 的框架标准 w e bs e r v i c e 技术是在现有的w e b 技术( 如h t t p ) 的基础上，通过制定新的协 议和标准组成的。当前和w e bs e r v i c e 相关的主要协议和标准包括：s o a p 、w s d l 、 u d d i 等。w e bs e r v i c e 的整个技术标准体系组成了一个堆栈，称为w e bs e r v i c e 协议 栈，如表2 1 所示。 表2 - 1w e bs e r v i c e 协议栈 协议层次 w s f l ( w e bs e r v i c e 流语言)w e bs e r v i c e 流层 u d d i ( 统一描述、发现和集成协议)服务发现层 w s d l ( w e bs e r v i c e 描述语言) 服务描述层： 一服务执行、服务接口 x m ls c h e m a 基y - x m l 的消息层 x m l 数据表示层 h 1 r r p 、f t p 、s m t p ( 通州i n t e m e t 协议)运输层 1 0 华中科技大学硕士学位论文 其实，一个实用的w 曲s e r v i c e 应当按照需要选用其中若干层次的功能，而无须 所有的特性。但无论如何，一般意义上的w e bs e r v i c e 都应当具备w e bs e r v i c e 的跨 平台调用和接口可以被机器识别的基本特性。下面简单论述一下w e bs e r v i c e 协议栈 中的一些关键技术。 2 3 1 简单对象访问协议 s o 爿“1 5 1 ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o i 简单对象访问协议) 是一个基于 x m l 的在分布式的坏境中交换信息的简单协议，随着异构计算环境的不断增加，各 种系统间的互操作性就愈显得必要，要求系统能够无缝的进行通信和共享数据，从 而在i n t e r n e t 环境下，消除“信息孤岛”，实现信息共享、进行数据交换，达到信息 的一致性。而s o a p 是实现“基于w e b 的无缝集成”，提供一神完全跨平台、跨系统 访问服务和对象的可行技术。 s o a p 是实现w e b 服务的核心协议之一，几乎成为w e bs e r v i c e 的同义词。使用 w e bs e r v i c e 的应用程序通常通过绑定到s o a p 的特定a p ! 来完成工作。s o a p 由四 部分组成：s o a pe n v e l o p e ( s o a p 信封) ，它构造定义了总体的表示框架，可用于表 示在消息( m e s s a g e ) q b 的是什么，谁应当处理它，以及这是可选的还是强制的等消息 处理手段等。s o a p e n c o d i n gr u l e s ( s o a p 编码规贝h 1 ，定义了一个编序机制，用于交 换应用程序定义的数据类型的实例。s o a pr p cr e p r e s e n t a t i o n ( s o a pr p c 表示1 ，定 义了一个用于表示远端过程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ，r p c ) 和响应的规则。s o a p b i n d i n g ( s o a f 绑定) 定义了一个使用底层传输协议来完成在结点间交换s o a p 信封 的正式规则集【1 6 j 。这四部分在功能上是正交且特别的，信封和编码规则是被定义在 不同的命名空间( n a m e s p a c e ) 中，这样有利于通过模块化获得简明性。 s o a p 消息的组成如图2 2 所示： 强制性s o a p 信包：正如每条h 1 r p 消息部必须包含在h t t p 标题和正文内部 一样，每条s o a p 消息都必须装在信包中进行传递。这种s o a p 信包中必须包含消 息正文。 可选s o a p 标题：信包内可能包含标题，但不是必需的。s o a p 标题是s o a p i l 华中科技大学硕士学位论文 块的集合，它可能指向s o a p 消息路径中的l 壬意s o a p 的接收者。 强制性s o a p 正文：s o a p 正文是单一逻辑计算单元( 块) 的集合，这些单元目 标为s o a p 消息路径中的最终s o a p 接收者。 图2 2s o a p 消息的格式 2 3 2 统一描述、发现与集成协议 统描述、发现与集成协议u d d i l l 7 j _ 1 2 0 1 ( 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 ya n d i n t e g r a t i o n ) 是由a r i b a 、i b m 和微软三家共同制订的基于分布式w e bs e r v i c e 的信 息注册的规范，是基于x m l 的b 2 b 企业目录标准，它的潜力在于将全球所有企业 发展电子商务所需要的一切信息全部囊括，为全球范围开展企业电子商务带来无限 契机。 u d d i 既是规范，也是一套执行规范的实施办法，它使商家注册他们的w e b 服 务信息必须实施这个统一规范，其主要功熊是定义一种发农和发现w e b 服务信息的 办法。u d d i 规范包括适用于简单对象访问协议( s o a p ) 信息的x m l 模式和u d d i a p i 规范的描述。二者结合构成基本的信息模式和交互框架，从而能够发布各种w e b 服 务方面的信息。 u d d i 的核心部件是u d d i 商务注册，即一种描述商务实体及其w e b 服务所使 用的x m l 文件。就其基本概念而言，u d d i 商务注册所提供的信息由3 个部件组成： “白页”，包括地址、联系方式和尽人皆知的标志；“黄页”，包括基于标准分类法的 行业分类：“绿页”提供商家披露的有关服务的技术信息。 i ! 华中科技大学硕士学位论文 通常，把u d d i 注册中心的用户分为两类【2 l 】1 瞄1 ，服务提供商( s e r v i c e 口r o v i d e r ) 和服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) 。服务提供商以某种接口提供电子商务服务，为了 让别人可以方便地找到这个服务并使用它，需要在u d d i 注册中心进行发布 ( p u b l i s h ) ，包括相关的服务描述和调用接口。u d d i 注册中心在这里相当于一个经 纪人( s e r v i c eb r o k e r ) 的角色。当服务请求者需要某种服务时，先到注册中心去查找 ( f i n d ) ，并根据找到的注册信息得到服务接口和提供服务的位置，然后到指定的位 置按照指定的接口将自己的应用绑定( b i n d ) 到自己想要的服务上，这样就可以使用 这个服务了。u d d i 的各个用户和相互之间的关系如图2 3 所示。 服务提供者 发布更 绑定 服务注册中心卜 服务请求者 2 3 3w e b 服务描述语言 图2 3w e bs e r v i c e 的运行模式 w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 是一种w e b 服务描述语言【2 6 1 ，它以某 种结构化的方式( 即x m l ) 对w e b 服务的调用、通信加以描述，定义了一套基于 x m l 的语法，将w e b 服务描述为能够进行消息交换的服务访问点的集合。它提供了 w e b 服务的全部信息，用户通过w s d l 就可以了解如何调用w e b 服务和它会返回什 么结果。 w s d l 用类型( t y p e ) 、消。g ( m e s s a g e ) 、端口类5 9 ( p o r tt y p e ) 、绑定( b i n d i n g ) 、端 口( p o r t ) 和服务( s e r v i c e ) 等元素来定义w e b 服务。w s d l 具有良好的扩展性，允许使 用其他的类型定义方式。此外也可以使用多种网络传输协议和消息格式。w s d l 文 档用于说明消息格式的表示方法是以x m l 标准为基础的适合于说明从不同平台、 1 3 华中科技大学硕士学位论文 以不同编程语言访问的w e b 服务接口。除说明消息内容外，w s d l 还定义了服务的 位置，以及使用什么通信协议与服务进行通信。也就是说，w s d l 文档定义了编写 使用w e b 服务的程序所需要了解的全部信息由于w s d l 是x m l 文档，因此很容易 进行阅读和编辑，不过在大多数情况下，它是由软件生成和使用的。 2 4w e bs e r v i c e 技术对远程教育的应用 对于远程教育系统的开发者而占，建立一个全新的远程教育服务系统是需要考 虑问题最少的。但是从现实情况来看，对于己经存在或建立的各种远程教育网络资 源而言，重复开发是对各种资源的极大浪费，同时也要承担更大的风险。因此在保 留原有开发系统的基