（计算机应用技术专业论文）基于web服务技术的电子政务平台的研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 随着我国信息化前进的步伐以及互联网技术的迅速发展，电子政务的建设 已经在全国各地广泛展开。为了解决目前存在的电子政务系统之间各自为政、 互不相通和重复建设等问题，本文将w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 技术引入到电子政 务建设中，提出一个基于w e b 服务技术的电子政务平台方案。 本文首先分析了目前国内外电子政务的发展情况，在此基础上给出了基于 w e b 服务技术的电子政务平台的体系结构。 其次，本文对该电子政务平台上的政务w e b 服务注册中心g u d d i 的设计 以及其实现机制进行了深入研究。 第三，本文从方便政务w e b 服务使用者的角度出发，设计并实现了平台服 务调用接口。在此接口中，利用n e t 技术特性，实现了w s d l 数据类型转换 到c # 数据类型的递归算法，进而完成了从w s d l 文档到本地w e b 服务代理类 的自动生成工作。并把该接口以可视化控件的方式提供给使用者。 第四，针对电子政务平台上数据的敏感性，利用x m l 数字签名与x m l 加 密技术，扩展了与w 乩服务传递信息的载体s o a p 协议。对扩展后的 e s s o a p ( e n h a n c e ds e c u r i t ys o a p ) 的原理以及实现流程做了详细讨论。 最后，在此电子政务平台上，使用n e t 技术开发了一个应用实例网上 企业注册审批中心。上述讨论的电子政务平台的主要技术在此实例上均得以体 现，达到了提高电子政务建设效率，增强电子政务系统使用灵活性的目标。 关键词：电子政务，w e b 服务，平台服务调用，e s s o a p ，n e t i i 圭塑查兰堡主堂垡堡壅一 a b s t r a c t w i t ht h ei n f o r m a t i o n b a s e da d v a n c i n gs t e p sa n dt h er a p i dd e v e l o p m e n to f i n t e m e tt e c h n o l o g y , t h ec o n s t r u c t i o no fe g o v e r n m e n t h a sb e e nl a u n c h e d e x t e n s i v e l yi na l lp a r t so fo u rc o u n t r y i no r d e rt o a c h i e v es o m eg o a l ss u c ha s i m p r o v i n ge - g o v e r n m e n tc o n s t r u c t i o ne f f i c i e n c y , s t r e n g t h e n i n gt h ef l e x i b i l i t yo f e - g o v e r n m e n ts y s t e me t c ，t h i st h e s i si n t r o d u e sw e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r ei n t o e g o v e r n m e n tc o n s t r u c t i o na n dp r e s e n tas o l u t i o na b o u te g o v e r n m e n tp l a t f o r m b a e s do n i e bs e r v i c e s f i r s t l y , b ya n a l y z i n gt h ed e v e l o p m e n t s i t u a t i o no fe x i s t i n gd o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a le g o v e r n m e n ts y s t e m s ，t h i st h e s i sp u t so u tt h es y s t e ms t r u c t u r eo ft h e e - g o v e r n m e n tp l a t f o r mb a s e do nw e bs e r v i c e s s e c o n d l y , t h et h e s i sd i s c u s s e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nm e c h a n i s m so f g u d d lc e n t e ri ne - g o v e r n m e n tp l a t f o r mb a s e do nw e bs e r v i c e s t h e n 。a ni n t e r f a c em o d u l ew h i c hc a nf a c i l i t a t eu s e r st ou s ew e bs i h ，i c e si s i n t r o d u c e d t h et h e s i sm a k e su s eo fm i c r o s o f t n e tt e c h n o l o g yt oi m p l e m e n ta r e c u r s i v ea l g o r i t h mw h i c hc a nm a k et r a n s f o r m a t i o nf r o mw s d ld a t at y p e st oc # d a t at y p e si nt h ei n t e r f a c e ，a n dp r o v i d e st h ei n t e r f a c et ou s e r si nv i s u a lm o d u l e s f u r t h e r , a i m i n ga tt h es e n s i t i v e n e s so ft h ed a t ao nt h ee - g o v e r n m e n tp l a t f o r m ， t h et h e s i se x t e n d ss o a pb yx m l - - s i g n a t u r ea n dx m l - e n c r y p t i o nt e c h n o l o g yi n o r d e rt og i v em o r es e c u r i t yi nt h ep r o c e s so fd a t at r a n s f e r f i n a l l y , t h i st h e s i sp r o v i d e sa na p p l i e di n s t a n c eo nt h ee g o v e r n m e n tp l a t f o r m b a s e do nw e bs e r v i c e st op r o v et h ef e a s i b i l i t yo ft h ea r c h i t e c t u r e & k e yt e c h n o l o g y d i s c u s s e da b o v e a n dt h em o s te x p e c t e do b j e c t i v e sh a v eb e e na c h i e v e d k e y w o r d s ：e - g o v e r n m e n t ，w e bs e r v i c e s ，c a l lt oe - g o v e r n m e n tw e bs e r v i c e s ， e s s o a p , n e t 1 1 1 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 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发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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。 签名：钾裔 本论文使用授权说明 日期竺- 0 l 丫 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送 交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：童j 兰孟导师签名：莲赵丝日期砂矿；i 丫 上海大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 电子政务的概念及其优势 1 电子政务的概念 “电子政务”由英文“e g o v e r n m e n t ”翻译而来，而“e g o v e r n m e n t ”的 字面意思是“电子政府”，只不过为了与“电子商务”概念相对应，国内的媒体 基本上都用了“电子政务”这一名称。 为了理解“电子政务”的概念，我们首先分析一下“政务”的概念。“政务” ( g o v e r n m e n ta f f a i r s ) 是指有关政治方面的事务，泛指国家和地方政府的管理工 作。在我国，“政务”的概念可以从广义和狭义两个角度来理解，广义的“政务” 泛指各类行政管理事务，包括政党、人大、政协、军队等系统所从事的行政管 理活动，如党务、税务、检务、军务、社区事务等等；狭义的政务则是指政府部 门所开展的行政管理活动和社会服务活动。本文中“政务”的理解基本是从广 义的角度出发的。 目前“电子政务”的确切含义至今还没有统一认识，这是由于电子政务的 日新月异的发展使得其本身的内容不断更新补充。以下是几种较有代表性的观 点： 1 ) 所谓电子政务，就是政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服 务通过网络技术进行集成，在互联网上实现政府组织结构和工作流程 的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优 质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务【2 o 2 ) 电子政务，通俗的讲，就是政府部门办公事务的网络化和电子化，它 是以计算机技术和互联网技术为基础，通过虚拟政府网站将大量频繁 的行政管理和日常事务按照设定的程序在网上实施的一种工作方式， 是电子政府的物化形式例。 3 ) 电子政务就是将其内部和外部的管理和服务职能通过精简、优化、整 合以及重组后到网上实现，为社会公众以及自身提供一体化的高效、 优质、廉洁的管理和服务。电子政务包括内部办公和管理、社会管理、 社会服务三个方面的网络化，是政府内部工作和对外职能的全面信息 化吼 综合以上观点，笔者比较认同最后一种，这一定义比较全面的包含了电子 上海大学硕士学位论文 政务的内涵： 第一，电子政务不同于用电话、传真方式处理政府事务，必须基于网络技 术和计算机等信息基础设施。 第二，电子政务并不是政府信息和网络技术的简单组合，而是通过网络技 术的应用使得传统政务活动中难以做到的信息实时共享和双向交流成为可能。 第三，电子政务绝不能停留在技术层面上，更重要的是通过与电子政务发 展相适应的政府机构改革和工作流程重组，改善和创新政务管理，改变政府职 能和运作方式，重塑政府形象，使电子政务发挥出真正的优势。 2 电子政务的优势 电子政务对于促进政府部门的职能转变、建立信息时代新型的政府管理 体系具有明显的优势和作用。 1 ) 实施电子政务，有利于加强政府与民众的沟通； 2 ) 改善政府的公共服务，克服官僚作； 3 ) 改变政府管理方式，遏制权力腐败； 4 ) 可以实现资源共享，大大降低行政成本； 5 ) 提高行政决策的科学性、及时性和有效性。 1 2 当前的国内外研究现状 联合国经济社会理事会从1 9 9 9 年开始，连续两年都把通过信息化改进发展 中国家的政府组织、重组公共管理、最终实现信息资源的共享作为其工作重点。 在世界各国积极提倡的“信息高速公路”的五个应用领域中，“电子政务” ( e g o v e m m e n t ) 也一直被各国政府列为第一位。由此可见，电子政务的研究与建 设己在全球范围内全面展开【4 】。 1 2 1 国内外电子政务发展现状 1 我国电子政务现状 我国电子政务起步较晚，直到1 9 9 9 年1 月，4 0 多个部委( 局、办) 的信息主 管部门共同倡议发起了“政府上网工程”，这标志着我国电子政务的发展进入快 车道。 2 0 0 1 年8 月，国家信息化工作办公室成立。在此部门领导下，上百位专家 对国家电子政务进行研究，形成一套电子政务发展战略框架，电子政务已经被 列为中国信息化建设的重点任务。 一是建立两个统一的电子政务平台，即连接副省级以上部门办公业务的“政 2 上海大学硕士学位论文 务内网”和面向公众、企业以及连接政府间业务的“政务外网”；其中，外i 网将 与互联网相连接。 二是建设和推进十二项重点工程，包括为各级领导决策服务的“办公业务 资源系统”和“宏观政策管理系统”，目标将所有税务机关和税种扩展成为全方 位的税收电子化系统的“金税工程”，将完整的通关业务电子化的“金关工程”， 为国家预算编制和预算执行提供网络化、数字化服务的“金财工程”，对银行、 信托、证券、保险进行有效监管“金融监管工程”、实现审计工作数字化的“金 审工程”。另外，还有包括保障社会稳定、安全的“金盾工程”和“社会保障工 程”、防伪打假的“金质工程”、应对水旱灾情的“金水工程”和为农业现代化 服务的“金农工程”。 三是信息资源建设，包括两个信息体系和人口库、法人库、信息资源和空 间地域库、宏观经济库等四个数据库，为政府部门提供最基础的数据资源【4 】。 2 0 0 2 年1 月，国务院信息化工作办公室和国家标准化管理委员会在京成立 了电子政务标准化总体组，标志着我国电子政务标准化工作已经全面启动。2 0 0 2 年5 月，电子政务标准化总体组推出电子政务标准化指南( 第一版) 在全国 发行，这说明我国电子政务建设已经开始全面的正规化，标准化【5 】。 2 国外电子政务现状 由于西方发达国家的信息化基础比较好，因此美、欧等国的电子政务起步 较早、发展较快，而其他国家则不甘落后。下面以美国、加拿大和英国的电子 政务建设成果以及对比情况来说明国外电子政务的建设、研究状况。 美国：1 9 9 3 年，克林顿政府在建立“国家绩效评估委员会”( n a t i o n a l p e r f o r m a n c e r e v i e wc o m m i t t e e ，n p r ) 时，就提出应用先进的信息网络技术克服 美国政府在管理和提供服务方面所存在的弊端，构建“电子政府”成为政府改 革的个重要方向。1 9 9 4 年1 2 月，美国“政府信息技术服务小组”( g o v e r n m e n t i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ys e r v i c e s ) 强调利用信息技术协助政府与客户间的互动， 建立以客户为导向的电子政务，以提供效率更高、更便于使用的服务，提供更 多取得政府服务的机会与渠道。1 9 9 5 年5 月，克林顿签署文犊精简法，要 求各部门呈交的表格必须使用电子方式，规定到2 0 0 3 年1 0 月全部使用电子文 件，同时考虑风险、成本与收益，酌情使用电子签名。1 9 9 6 年，美国政府发动 “重塑政府计划”，提出要让联邦机构最迟在2 0 0 3 年全部实现上网，使美国民 众能够充分获得联邦政府掌握的各种信息。2 0 0 0 年9 月，美国政府开通“第一 政府”网站( w w w , f i r s t g o v g o v ) 。这是个超大型电子网站，旨在加速政府对公民 需要的反馈，减少中间工作环节，让美国公众能更快捷、更方便地了解政府， 在同一个政府网站内可完成竞标合同和向政府申请贷款等业务。 上海大学硕士学位论文 加拿大：加拿大的电子政务迅速发展，后来居上，与加拿大良好的基础设 施大有关系。加拿大号称是全球联网率最高的国家。全国主要城市均有高速数 据网联通，通讯上网费全球最低。由政府、企业共同参与建设的国家光纤网于 2 0 0 1 年建成。该网的技术甚至比美国领先6 个月，加拿大在信息基础设施方面 的巨大优势为其发展电子政务打下了坚实的基础。 英国：在欧盟诸国中，英国的电子政务建设走在欧盟诸国的前列。英国从 1 9 9 4 年开始着手于电子政务的建设，目标是建立“以公众为中心”的政府。英 国政府建设电子政务的特点是“平民化”色彩较浓。要求政府做电子政务时， 既要考虑到熟悉、了解信息技术的人，也要考虑到不熟悉、不了解信息技术的 人。 从电子政务在全球的发展来看，表现出这样一些特点： 第一，在政府推动下，电子政务在各国都呈现阶段式发展。大多数国家发 展起步时间大致相同，而且经历的阶段大致一样； 第二，各国发展电子政务的目的大都集中在简化政府管理流程、提高政府 工作效率、树立政府形象等方面： 第三，电子政务的出发点基本上都是以满足本国人民对政府经济事务的管 理和社会服务等要求为主【4 j 。 1 2 2 当前我国政府信息化建设中存在的问题 尽管近年来我国政府信息化建设发展很快，但总体来看当前我国的电子政务 发展水平还处在启动期。各政府部门在建设电子政务的过程中缺乏统筹规划，各 层次、各区域的电子政务应用系统大都建立在异构系统，即不同的网络硬件设施 和操作环境基础之上缺乏有效的协作：政务应用系统之间缺乏互联、互通和互 操作，屯子政务资源整合能力还很弱，各个政务系统的数据其享性与一致性较差。 这样就形成了各自为政的“信息孤岛”。因此很难为公众提供极为方便的“一站 式”服务。 另外，随着政务信息化技术的发展与普及，信息安全成为当前电子政务中 的关键问题。与电子商务相比，电子政务对信息的安全有着更高的要求。目前 的实际状况是，我国在信息技术方面的整体研发能力还有待提高，而政府的信 恩、安全技术又必须由我们自主开发，这在一定程度上也对我国的电于政务的 发展，提出了严峻挑战。 发展，提出了严峻挑战。 上海大学硕士学位论文 1 3 论文的出发点和意义 目前各个电子政务系统极其分散且数据存储格式各异，是一个典型的异构 分布式系统，由于政府各个部门业务相对独立，他们之间的联系很松散，所以 整个系统可以说是一个松散耦合的分布式系统。当前电子政务的主要技术难点 包括： 1 ) 提供一种简单实用的电子政务平台框架，该平台对具体实施点不能有太严 格的规定，任何操作系统上所开发的电子政务应用都可以灵活的集成到该 电子政务平台上。 2 ) 在电子政务系统中如何提供一种分散统一的管理机制。 3 ) 电子政务中数据关系到政府政令实施，需要较高的安全性。针对这样的特 点，如何在电子政务系统中提供一种有效的信息安全机制。 本文在总结了电子政务的发展现状以及所面临的问题的基础上，利用w e b 服务这一适用于松散耦合系统的分布式系统技术，提出一种适合电子政务发展 形势的新的平台框架，文章就实施这一模型的关键问题：政府u d d i 注册中心， 平台服务调用接口，以及平台上进行交换的信息安全机制等进行了深入研究并 做了一定的实现工作。 1 4 本文的组织 本文共六章，主要内容如下： 第一章为概述，主要介绍了电子政务的概念及相关背景知识，对目前电子 政务研究现状及问题做了分析。 第二章介绍了本文所涉及到的关键技术w 曲服务的优势及相关基本知 识点，并针对第一章所提出的问题提出一个新的电子政务平台的系统结构。 第三章对电子政务平台中的政务服务注册中心的设计进行了详细讨论。 第四章对平台服务调用接口进行了深入研究。设计并实现了w e b 服务客户 端代码自动生成模块以及方便客户利用政府部门所提供的w e b 服务进行二次开 发的接口组件，这是本文的核心内容。 第五章讨论了电子政务平台中的信息安全技术。利用x m l 相关规范扩展了 s o a p 协议，从而实现了电子政务消息的安全保护，这也是论文的重点内容。 第六章实现了在此电子政务平台上开发的一个应用实例网上企业注册 审批中心。 最后，对论文进行了总结并对进一步工作进行了展望。 上海大学硕士学位论文 第二章基于w e b 服务的电子政务平台体系结构 电子政务发展的最高层次是实现跨部门的政府网络综合应用，各部门资源 共享、协同工作，建成一个精简、高效、廉洁、公平的虚拟电子政府，更好地 为公众服务。因此，我们需要一个能够达到以上目标的电子政务平台。 2 1 电子政务平台的设计原则 1 通用性原则 整体上看来，电子政务系统是典型的异构网络，各部门现有的内部业务系 统都是功能完善，紧密藕合的，所采用的对象体系、运行环境、开发语言等都 不尽相同。因此，电子政务平台需要在这种异构环境中实现数据交换和业务处 理，就必须屏蔽这些网络的差异。所以，保证系统之间的互通性，是电子政务 平台设计的首要原则。 通用性原则还包括该平台能够用统一的规范来表示电子政务系统中涉及的 文档型数据、关系型数据、g i s 数据和多媒体数据各等种数据类型，减少数据 在处理过程中因标准不统一而引起的诸多问题。 2 可扩展性原则 电子政务平台的可扩展性包括两个层面的意义： 第一，功能模型的可扩展性。平台的设计不应限制各部门功能的实现，将 来各部门的职能功能发生改变时，平台系统能够继续支持。 第二，信息模型的可扩展性。随着社会的发展，政府部门中处理的信息、 数据类型会发生改变，所以，所设计的平台要具有良好的数据支持扩展性。 3 安全性原则 电子政务涉及对国家秘密信息和高敏感度核心政务的保护，涉及维护公共 秩序和行政监管的准确实施，涉及到为社会提供公共服务的质量保证。因此， 需要保证信息的交互是安全、可靠、完整和一致的【酗。 2 2 现有解决方案的分析 2 2 1 用户界面集成模式 用户界面集成模式是一种简单的实现方式，也称为界面重组模式，它主要 是建立一个面向公众的门户网站，上面提供各职能部门的链接。用户使用的时 上海大学硕士学位论文 候，要通过链接分别进入各个部门的站点，用户直接面对业务办理的每一个环 节，和各个职能部门的业务处理系统进行交互，没有实现业务的自动处理。 目前，一些政府门户网站就是采用这种实现模式。使用这种模式，用户需 要在各个部门的站点上分别填写数据材料，造成大量数据的重复填写，不方便 用户使用。 2 2 2 中央数据库模式 在这种模式下，所有部门需要交换及共享的数据都存储在中央数据库中， 政务平台系统和各个部门的业务处理系统间的数据交互都通过中央数据库完 成。中央数据库保存了电子政务系统中涉及到的所有共享数据6 1 ，见图2 1 ： 图2 , 1 中央数据库模式结构图 这种形式存在整合上的困难： 1 现有的各部门业务不同，应用系统不同，有的还存在需要保密的数据， 所以从数据层中央集中管理存在技术上和行政协调上的问题。 2 随着现代化发展的步伐，不同部门在不久的将来还会建设新的计算机系 统，要想提前在中央数据库中筹划这些未知系统的数据字段是不现实的。 2 2 3 分布式对象模型 使用基于r p c ( 远程过程调用) 的分布式对象模型( 如d c o m ，c o r b a 或 r m i ) 能够实现异构平台之间对象的信息交互。例如对于c o r b a ，其对象可以 用任何一种c o r b a 软件开发商所支持的语言，如c ，c + + ，j a v a 和s m a l lt a l k 来编写。同样地，c o r b a 对象可以运行在任何一种c o r b a 软件开发商所支 持的平台上，如s o l a r i s 、w i n d o w s9 5 n t 、o p e n v m s 、d i g i t a lu n i x 或h p u n i x 等。这样，我们就能在w i n d o w s 下运行j a v a 应用程序，同时动态调用运行在 u n i x 应用服务器上的c + + 对象”j 。 如上所述，如果各个部门采用分布式对象模型部署它们各自的业务处理系 上海大学硕士学位论文 统，综合平台系统就能够调用它们来实现各部门联合办公。下面的图2 2 所示 的是一个基于分布式对象的异构对象调用示意图：政务协同工作平台系统采用 了e j b 对象，调用使用了c o r b a 对象或d c o m 对象实现的政务处理系统。 圜2 2 异构分布式复杂连接示意图 使用这种模式，可以达到电子政务综合平台系统的功能要求。但是还存在 着一些问题： 1 冗长 许多基于r p c 的协议因为所提供的服务而需要相当的带宽。例如，d c o m 的基于p i n g 的生命周期管理需要客户端和服务器保持持续的会话。 2 防火墙穿越 大部分部门都在他们自己的公共w e b 服务器和远程客户端之间放置防火 墙，来根据不同的标准阻止引入的网络拥塞。远程服务难以穿越防火墙。例如， 像c o r b a 和d c o m 之类的分布式对象协议都是基于动态分配端口的远程方法 调用，而防火墙一般只开放8 0 端口，这样服务端和客户端都需要手工干预防火 墙的配置，是不现实的。 3 协议之间的转换 由于不同对象之间的结构差异，不同对象之间必须通过专门的连接器才能 相互调用。例如在图2 2 中，综合平台系统必须为不同的对象建立不同的连接 器才能调用各对象。如果有新类型的对象加入就必需再开发新的连接器，维护 起来既麻烦又容易出错。 上海大学硕士学位论文 2 3 基于w e b 服务架构的电子政务平台方案 2 3 1w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 概述 w e b 服务是以独立于平台的方式，通过标准的w e b 协议，由程序可访问的 应用程序逻辑单元组成，是使应用程序可以用与平台无关和与编程语言无关的 方式进行相互通信的一项技术【8 】。w e b 服务是一个软件接口，它描述了一组操 作，可以在网络上通过标准的x m l 消息传递来访问这组操作。其接口和绑定 可以通过x m l 构件定义、描述和发现，w e b 服务支持通过基于因特网的协议 使用基于x m l 的消息与其他软件应用程序直接交互。它使用基于x m l 语言的 协议来描述要执行的操作或者要与另一个w e b 服务交换的数据。 w e b 服务是一种应用程序，从根本上说就是一个分布式解决方案。它可以 提供企业级的集成，而且还对因特网上的任意设备连接到服务器( 位于任意位 置) 上提供支持，w e b 服务是分布式计算技术的一大飞跃。w e b 服务的一个主 要思想，就是未来的应用将由一组网络上的服务组合而成。只要两个等同的服 务使用同一标准，那么从理论上说，一个应用程序就可以根据价格或者性能的 标准，从两个彼此竞争的服务中选出一个。除此之外，一些服务允许在机器间 复制，因而可以通过把有用的服务复制到本地储存库，来提高允许在特定的计 算机( 群) 上的应用程序的性能【9 j 。 w e b 服务包括以下相关技术规范： 1 s o a p 协议 即简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) ，它是用于交 换x m l 编码信息的轻量级协议，也是w e bs e r v i c e s 的核心协议。s o a p 协议规 定了方法请求的格式和传递到消息的参数格式，s o a p 协议包含了一系列规则， 从而允许发送和接收正确的信息。 它有三个主要方面：x m l e n v e l o p e 为描述信息内容和如何处理内容定义了 框架；将程序对象编码成为x m l 对象的规则；执行远程过程调用( r p c ) 的约 定。s o a p 可以运行在任何其它传输协议上。例如，您可以使s m t p ，即简单 电子邮件传输协议来传递s o a p 消息。在传输层之间的头是不同的，但x m l 有效负载保持相刚”j 。 使用简单和无状态的h t t p 协议可以提供巨大的可伸缩性，还能够不受阻 拦的穿越现有的防火墙软件。对于几乎所有的设备和系统来说，h t t p 协议可 以完成这一任务，所以可以享受到h t t p 协议跨平台的优势。 2 w s d i ， 上海大学硕士学位论文 s o a p 定义了应如何发送w e b 服务的消息进行格式化和编码。但是如何才 能知道给服务器发送了什么信息，如何判断一个特殊的w e b 服务提供了哪些方 法，这些方法应接收哪些参数等，这些都要靠w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 来完成。 w s d l 是w e b 服务描述语言，它提供了一个较好的解决方案。w s d l 语言 被设计用来描述w e b 服务和w e b 服务中所有的方法。这种语言的代码是以x m l 的格式进行编写的，因此，所有的系统都能够识别并解释其中的信息。使用 w s d l 描述语言最大的优点就是，它是一个标准的协议，任何系统都能够解释 w e b 服务的方法并识别要生成的s o a p 消息和发送该s o a p 消息。 w e b 服务使用发布的w s d l 文件来创建代理对象，这些代理对象则用于和 外部的w e b 服务进行通信。本地的代理对象则模仿用于w e b 服务上的方法调用， 这就使得开发人员可以使用本地代理对象而不编写s o a p 消息的方式来进行工 作。 3 u d d i 即通用描述、发现、集成( 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 di n t e g r a t i o n ， u d d i ) ，是用来存储业务信息和发布服务的注册表。使用u d d i 标准，潜在的 客户机能够通过任何己注册的业务信息搜索并找到所提供的w e b 服务。u d d i 注册表本身提供了几个w e b 服务，以允许任何客户机都可以使用标准的s o a p 消息来搜索注册表【1 0 】 1 1 1 2 3 2 采用w e b 服务架构来实现 w e b 服务是对象组件技术在i n t e m e t 中的延伸，是封装成单个实体且发布 到网络上以供其它程序使用的功能集合。w e b 服务从本质上讲是放置于w e b 站 点上的可重用构件。w e b 服务可以分散于网络上的各个地方，通过互相地调用 以协同完成业务活动。 采用w e b 服务技术来实现这个电子政务平台主要是因为： 1 可扩展标注语言x m l 作为- - a e 新的i n t e r n e t 上的数据交换标准，是 种自描述的数据共享机制，它具有自描述性、可扩展性、分层结构等多种特性， 可以用于在开放环境下统一描述不同数据源的异构数据。所以它能够统一表示 电子政务处理流程中涉及的各种数据类型。 2 w e b 服务用s o a p 消息来完成服务调用，用w s d l 来描述服务的调用 界面，用u d d i 来完成服务的注册、查找。w 曲服务完全屏蔽了不同软件平台 之间的差异，无论是c o r b a 、d c o m 还是e j b 都可以通过这些标准的协议进 行互操作，实现了电子政务处理流程中涉及的异构平台整合。同时s o a p 通常 上海大学硕士学位论文 和h t t p 一起绑定使用，也就是说w e b 服务对象是以s o a p h t t p 形式进行消 息交互的，可以方便地穿越防火墙i j “。 3 在w e b 服务的体系中，应用系统可以被分割为高内聚、弱耦合的单个 的服务，通过网络被调用和访问。服务的调用者不用关心服务是如何实现，是 基于什么平台实现的，对于调用者来说，只要服务的调用界面不变，w e b 服务 的任何变更，哪怕服务的实现平台从j 2 e e 迁移到n e t 或者反之，对他们来说 都是透明的。所以基于w e b 服务架构的综合平台具有高度的可扩展性，可以按 照需要进行简单、灵活的变化。 4 在电子政务体系中，各部门的业务系统大都是紧密耦合的、高效的、结 构复杂的n 层分布式系统，它们负责该部门内部具体业务模块的运行，最适合 作为服务提供。电子政务综合平台整合各部门业务时，提供协调控制，而不是 接手业务工作。它采取简单的、易于理解的标准w e b 协议和各个部门进行业务 的交互，整合各个部门的职能，对外提供便捷统一的服务。 图2 3 显示了基于w e b 服务的分布式对象简单调用模型，利用w e b 服务技 术在各个异构平台系统的上层构筑一个通用的、平台无关、语言无关的技术层， 各种不同平台之上的应用依靠这个技术层来实施彼此的连接和集成。 图2 3w e b 服务对象简单连接示意图 可以看出，通过使用w e b 服务对象这种简单的连接方式，不仅减轻了整个 平台系统系统开发连接器的负担，而且简化了对象调用的修改配置。 综合以上所述，我们来总结一下使用w e b 服务架构的优点： 1 ) 任何平台上用任何语言编写的服务进行交互。 2 ) 将应用程序功能概念化成任务，从而形成面向任务的开发。 3 ) 允许松耦合，这意味着，每当其中某个或多个服务在设计或实现中发生 变更时，服务应用程序之间的交互作用可能不会因此而中断。 4 ) 使现有的应用程序能适应变化中的业务条件和客户需要。 上海大学硕士学位论文 5 ) 向现有或原有的软件应用程序提供服务接d ，而无需改变原来的应用程 序，从而使这些应用程序完全可以运行在这种服务环境下。 6 ) 引入其它一些与原有功能无关的管理或操作管理功能，比如可靠性，安 全性等，从而在业务计算环境中增加了其实用性。 2 4 系统结构 基于w e b 服务的电子政务平台的主要功能可以概括为：对内整合各 个政府机构提供的职能服务；对外提供统一、便捷的政务w e b 服务调用 接口；对交互中的信息提供安全保护。 根据以上功能，该平台主要由政务服务实施方、政务服务注册中心 和平台服务调用接d 三部分组成，可以在该平台上构建针对具体应用的政 务服务应用服务器，它们之间完全按照w e b 服务技术架构来构建，整个 系统结构为基于b s 模式的多层架构，如图2 4 所示： 图2 , 4 系统结构图 上海大学硕士学位论文 1 政务服务实施方 政务服务实施方是政务服务的提供者，它封装政府机构中原有的业 务职能为w e b 服务，或者开发新的w e b 服务系统，并且将政务服务发布 出去供他人使用。 在该电子政务平台中，政务服务实施方提供的政务w e b 服务不仅可 以被政务服务应用服务器调用，还可以被其它政府部门调用。 2 政务服务注册中心 政务服务注册中心是一个u d d i 注册中心，它管理如何发现各个服 务实施方发布的政务w e b 服务。 在电子政务平台中，经常要发现需要的政务w e b 服务并与之交互， 但是快速地发现并找到答案经常会十分困难。如果采用人工的方式和每个 协作机构进行联系，这对于计划使用政务w 曲服务的一方来说，需要配 备具备相当技术能力的专业人员去满足这种服务发现的需求，显然是不适 合的。如果把政务w e b 服务的描述文件放到服务实施方的网站上，又不 方便政务服务的使用者查找。我们用政务服务注册中心来维护一个职能机 构和职能机构提供的政务w e b 服务的目录，它包括职能机构的一些基本 信息和调用政务w e b 服务所必需的技术信息，其中的信息、描述格式是 基于通用的x m l 格式的。这样，政务服务的使用者就能够方便地查找到 需要的政务w e b 服务。 由于我们的系统是应用在政务领域内的，我们可以把政务服务注册 中心设计为一个政务领域内的私有w e b 服务注册中心。 3 平台服务调用接口 平台服务调用接口是整个平台中最重要的组成部分。它从服务注册 中心查找适合的政务服务，然后对查找到的政务服务的w s d l 文件进行 解析，由接口中的政务服务使用端代码生成模块根据一定的规则来自动生 成调用政务w e b 服务的代码，即w e b 服务本地代理类。这样，政务服务 申请者在构建自己的政府服务应用服务器时就可以直接使用生成好的代 码，极大的简化了使用政务w 曲服务的流程。需要特别指出的是，在逻 辑上，政务服务申请者构建的政务服务应用服务器与平台服务接口系统是 相对独立的，但在物理上，两者可以部署在同一台服务器上。 4 政务服务应用服务器 可以根据具体应用的需要，在该电子政务平台上构建政务服务应用 服务器。应用服务器主要通过平台服务调用接口所生成的政务w e b 服务 代理类来调用所需要的政务服务实施方提供的政务w e b 服务。 上海大学硕士学位论文 2 5 开发技术与工具 在开发基于w e b 服务的应用系统方面，许多公司都提供了相应的开发环境。 例如：s u n 公司j 2 e e ，m i c r o s o f t 公司的n e t ，i b m 公司的w e b s p h e r e 等。各 种环境相互比较我们选择了m i c r o s o f t 公司的n e t ，因为与其他开发环境相 比，n e t 有以下特点： n e t 对w e b 服务相关开发提供了一整套强大的开发工具包，例如：开发 u d d i 注册中心的m i c r o s o f tu d d is o f t w a r ed e v e l o p m e n tk i t ( s d k ) ，处理s o a p 消息的m i c r o s o f ts o a pt o o l k i t ，解析x m l 的m i c r o s o f tx m lp a r s e r 4 0 等。 另外，n e t 平台将软件开发和i n t e m e t 功能很好的结合到了一起，使系统中 包含的i n t e m e t 功能和交互性比以前更简单、更透明。同时开发环境的人机交互友 好，为开发者提供了强大的技术支持文档( m s d n ) 。 具体的开发语言我们选择了m i c r o s o f t 在n e t 环境下推出的完全面向对象的 语言c # 。 2 6 本章小结 本章阐述了电子政务平台的设计原则，分析了现有解决方案的不足。提出了 基于w e b 服务架构的电子政务平台解决方案，并给出了系统结构图。下面几章将 对基于w e b 服务技术的电子政务平台的关键部分：政务服务注册中心，平台服务 调用接口以及政务w 曲服务的消息安全机制做深入的讨论。 1 4 上海大学硕士学位论文 第三章政务服务注册中心的设计与实现 3 1 政务服务注册中心( g u d d i ) 概述 政务服务注册中心g u d d i ( g o v e r n m e n tu 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 ) 设计的主要目的是方便政府部门的w e b 服务在w e b 上注册， 发布，并为客户提供灵活的搜索功能。 为了今后可以同公有u d d i 交互，g u d d i 必须设计成符合u d d i 标准， 因此，其基本数据结构跟u d d i 相同，共涉及到四种基本数据结构【1 4 】： ( 1 ) 实体( b u s n e s s e n t i t y ) ，描述发布服务的政府机构的相关信息。 ( 2 ) 服务( b u s i n e s s s e r v i c e ) ，某个政府w 曲服务的描述信息。 ( 3 ) 绑定模板( b i n d i n g t e m p l a t e ) ，有关服务的入口点和构造规范的详细 信息，其中包括对( 4 ) 的引用。 ( 4 ) t m o d e l ，服务或分类法的规范描述。 这四种基本数据结构之间关系如图3 1 ，下面先从这些基本数据结构的定义 来讨论g u d d i 的设计，然后再详细介绍g u d d i 所用a p i 的实现。 卫 ，一7 7 ， ：正 ，7j l 二= ：= = ，7 7 。 ：习，7 ，i 竺型 ， 图3 1g u d d i 基本数据结构关系示意图 3 2g u d d i 基本数据结构的定义 3 2 1 实体信息规范定义 这一部分主要包含机构实体的一般信息。对于一个特定的政府部门，其一 般信息主要包括：机构名称、地址、联系方式( 邮址、电话、传真、网址等) 、 上海大学硕士学位论文 联系人、机构类别、上级单位、组织情况、机构提供服务简单信息，我们采用 下面的x m l s c h e m a 来描述其定义： e l e m e n tr e f = ”d i s c o v e r y u r l s ”m i n o c c u r s = ”0 ”、 沁1e m e ntr ef = 4c o n t a c t s 。m in o c c u r s = 0n e l e m e n tr e f = b u s i n e s s s e r v i c e s m i n o c c u r s = 0 、n e l e m e ncr e f = ”c a t e g o r y b a g m i n o c c u r s = ”0 ”) e le m e n tr e i ”! o r g a n i z a t io n m in o c c u r s = 0 “i 、 a t t r i b u t er e f = b u s i n e s s k e y “u s e = “r e q u i r e d “f ) 其中属性b u s i n e s s k e y 是实体的唯一标识符( u u i d ) ，它是实体第一 次注册时由g u d d l 分配的，可以通过该标识符引用该实体。该标识符 在g u d d i 中用某种算法生成( 标识中不含任何地域