（计算机应用技术专业论文）基于分布式智能数据交换模式的研究及应用.pdf

基于分布式智能数据变换模式的研究及应用 摘要 目前，随着政府对电子政务加大投入，我国电子政务继续向深层次发展，各 个部门的业务系统已经基本上由各自对立开发建立起来。未来电子政务的发展趋 势：在网上一站式办公的框架下以一个统一的门户网站为公众提供信息以及服务 等；同时对于一站式门户网站的后台审批系统将整合各个政府部门的业务系统， 实现并联审批解决信息孤岛现象。 在参与肇庆市一站式政务服务网的数据交换平台的课题开发时，本文作者面 临着如何在物理上分离的，逻辑上是对等的业务系统通过i n t e m e t 网络进行数据 交换的问题，另外一方砸，该一站式并联审批系统中存在着对分布式数据交换中 的内容进行分布式管理以及形式上的统一管理的难题。为此，本文提出一种基于 w e b 服务的分布式交换模型。该模型首先根据代理的思想将由n 个独立系统 参与的交换分解成为一系列简单的数据交换模式：其次，通过将系统的网络结构 划分成混合式对等计算模式，从而将w 蚰s c n ，i c e s 技术与目录服务技术合成起 来，协同工作实现了基于、b 的分布式数据交换以解决不同业务系统的互联问 题以及交换内容的分布式管理的难题。在对等计算的混合式网络模型的协议层框 架下，采用w 曲s e 妣s 技术的s o a p 协议对数据进行封装，并通过 r r r p s 协 议进行物理传输，以适应数据必须通过h t e 嫩t 进行传输的制约条件，并且，通 过构建目录服务器实现了混合对等计算网络模型中的搜索节点，同时，目录服务 的信息模型提供数据视图的分布式管理以及发布，解决了内容的分布式管理以及 形式上的统一管理难题。在这个的基础上，模型采用解析性的设计模式，在定义 了配置文件规范的基础上，通过对配置文件的解析完成数据视图在特定系统中的 对应的信息表示的映射，从而智能化的解决了业务系统的独立性问题，使得模型 具有平台无关性。 该模式通过在肇庆市一站式并联审批课题开发中得到实践的检验。 关键词：分布式处理；目录服务；数据交换；交换模式；解析设计模式 苎兰坌塑壅塑丝墼塑壅垫堕茎些受塞墨皇旦丝! ! 罂 a b s t r a c t m p r c s c n t ，m yd 印a r t 麒i n t s b ( 沁v c m m n ts y s t e mh 醛b c e nd e v e l o p e da d l a u hi n t op m d i n m s t h cf i l t l l r cr e s 髓r c ho ft l l ee - g o v c m m e tw 锄f o c i l so n u s i n gn n i 如mp l a t 幽皿p v 主d i n g s e i c 鼹f o r t h e p u b _ h cj l lt h eo 鹏。s 赶e e g o v e m m e m s 丘a 眦 d i i 血gt h ez l l a o - q i n g ，so 雎巧i i ee g o v e 姗e n tp h t f o md e v e l o p 雠m ，t h c r e l i a v cs 0 i mp r e c o n d i t i o n t k 丘r s ti s 血t a 劬【n s p o np r o b l c m m o s to fd 印a n m e l i t sl l a v c m e 打s y s t e mb i l tb c 细nd c p a n 脚m st h e 阳缸c g i v e nn e t w o f k 仰e d c ho t h c r n e f e 如r c ，t h em d d c lt n 璐p o n sd 砒am d yu s i n gt h ci n t c f 鹅t t h es e n d 证t h c p r e n d i l i o nt h a tc v c r ys y s t c mi s 们t o m o u s c o n m c tw h i t 协eo n c s i t cp h t 如册s m 锄a 雹卿m n tw h 蚰p 硒馅a 出b 皿p a t t 弧如h ep u b l i c w i 【ht s c 代s l 积i 吣， t h cd 砒ac x c h a n 铲m d d e lj sd 嚣i g n c dad 姗m 呲c d 姗d d e lb a s e do nt l l e r e b c c 惜e q h e n t ut h em o d e l 鲫a st k 删n j c a t 。d 如l a 懿d h & z 楚；。p a l l e 舶t oa r i 嚣o f s j n l i l ep a t t 盯l l 砒缸t s e n d t h em o d c lu 辩st b cc o m p l c xp c 口t op c c r s 疳砒玳：w o r k ， t h a tt h u st h cm o d e lc 觚m p o i l n dt h cw r c bs e r v 妇a n dt h ed 矾戚o r ys e r v 盯 t c c k n l o g y i nt 晡s 打引鹏w o r k ，t h e 啪d e lu s 髓t h es o a pp l d i o lt oe 玳凛p s u l a t ed 砒a a n dl 册sp m i o lt 伯n s p o n sd a t ab 鹞c dw 曲s c i st c 曲l o g y ，t h e n ，u s 璐t h c u l a ps c r v 盯踞t h cs 骶曲培t ci nt h cc o m p k xp 嘟t op 哪，sh m e w 口r kp 州j d i n g t h e 啦m 渤t c d 咖g c m e m 1 a w o r d ，t h e 毗l i s t h c m o d c l w i t h t h cc h n c t c f o f d i s t m m t e do p e f a t 蛔a n dd i s l 盘m t e d 咖a g c m c mm d d e l t kd 姗孰同妇ac 础卸g eh a sb e c n 吼螨嘲f i i lp r a d i c e di i it h cz l l ；呻q j n g o n c s 赴ce g o v e f n m c m k e yw o r d s ：d i s l r n m t c d 仃a n s a d ；d 打c c t o r ys c r v 盯；d a t ae x c h a n g e ；e x c h a n g e 珊硼c 1 p a 墙i n gm o d e l 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用 引言 引言 随着政府对电子政务( e g o v e m m e n t ) 的重视以及投入的加大，各政府部门的 业务系统已经初具规模，一些条件好的部门已经在部门内部实行无纸化办公。但 是，以实现政府组织结构和工作流程的重组优化，建成一个精简、高效的政府工 作模式为目的的电子政务系统由于各个部门之间由于数据没有实现互联互通从 而制约了政务信息化所带来的效用。各个部门之间的数据互联互通已经成为整个 区域性电子政务的瓶颈问题。 今年，行政审批许可法开始正式实施，以及电子签名法等与互联网交易相关 的政策法规开始生效实施，规范了各项行政审批许可事项在网络上的申报、办理、 审批等一系列行为。同时，相应的政策法规也明确划分了各个部门相应的责任。 因此，为了满足行政审批许可法以及相关政策法援的规定，各个部门之间的电子 政务数据的互联互通问题越来越追切。 目前，对于数据交换领域的研究以及应用，传统的模式有电子数据交换e d l 形式，基于c o r b a 平台的分布式数据交换模式，以及在j 珏e 架构下的远程访问 技术等。但是传统的电子数据交换e d i 模式由于昂贵的费用限制了该模式的应用 与推广，同时，基于c o r b a 平台的分布式数据交换模式，以及在j 2 e e 架构下的 远程访问技术等对于网络环境较为依赖，网络的适应性较差也影响了该技术在数 据交换领域的应用。 在w 曲s c r v i c 髑技术出现后，其s o a p 协议在数据包的封装以及传输的优越 性，使得该技术在数据交换领域中得以广泛应用。但是w c b s e r v i c e s 技术本身的 服务发布协议- i m o l 协议在电子政务的数据交换领域上有其不适应性。另外 一方面，目录服务的u 蝴议提供了一个解决服务发现问题的新途径。l d a p 协议具有分布式计算能力，从而解决了组间的通讯问题，为区域性的数据交换平 台提供一个安全可靠的服务定位以及数据视图的平台。同时，各个u ) a p 协议可 以共同构成网格，这为电子政务的跨地区互联互通提供了扩展的空间。 本文作者在参与肇庆市一站式政务服务网的数据交换平台的开发时，遇到了 如何在物理上分离的，逻辑上是对等的业务系统通过i m e f m t 网络进行数据交换的 基于分布式智蛤敬嚣变换模式的研究及应用 引言 问题，同时，该一站式并联审批系统中存在着对分布式数据交换中的对内容进行 分布式管理的难题。 为此，本文从代理的思想出发，将由个部门的独立业务系统参与的复杂交 换模式分解成为一系列馕单的数据交换模式；其次，通过将系统划分成多个对等 层的结构，在对等层的系统框架下，从而将w 曲s e r v 娩s 技术与目录服务技术结 合起来，共同构建成一种基于w 曲的分布式处理的数据交换模式；最后，为了解 决各个部门的业务系统的独立性问题，系统采用一种解析性的设计模式，在定义 了配鼹文件规范的基础上，通过对配置文件的解析完成一个数据的映射，从而智 能化的解决了业务系统的独立性问题。 2 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用 第1 章综述 1 1 课题的研究背景 电子政务是以电子技术为基础、以计算机网络为平台而进行的政务活动，即 政务活动的电子化、网络化。电子政务包括内部办公管理、社会管理和社会服务 3 方箍的网络化( 参考文献f 4 6 】) 。根据欧洲八国电子政务调查报告，电子政务的 作用主要表现在；首先表现为提高了政府部门的工作效率；其次是扩大了服务范 围以及创新服务、节约成本等其他表现。因此，电子政务的主要目标之一就是实 现许可事项能够在政府各个相应部门中进行并联审批以及信息共享，在网上实现 业务过程的自动流转，使得在并联审批过程中，各个部门的业务系统能够衔接起 来，加速许可事项的审批过程提高效率。 最近公布的2 0 0 3 2 0 0 4 中国城市政府门户网站评价报告对我国3 3 6 个地 级以上城市政府门户网站的调查和评价，截止到2 4 年1 月3 0 日，已经建立政 府门户网站的城市3 0 3 个，约占调查城市的2 ，数量是很可观了。 报告指出：我国城市电子政务建设虽然取得了显著成绩，但是在发展中还存 在一定问题，在整体规划方面，建设目标方面，项目优先级确定及协调力度方面， 建设路径方面都有需要进一步改进的地方。其中一些主要问题有：一些地方电子 政务建设缺少总体规划，或者是规划的科学性不够，一提电子政务，就是各自建 专网、建系统、建数据库，项目之间缺少必要的联系；一些项目在实施中，重硬 件、轻软件，重建设、轻应用，重新建、轻整合，影响了项目建设目标的实现和 效益的发挥。 报告还指出我国当前电子政务建设的常规路径通常是采用先内部后系统再 服务，先分散后整合再协同的方式展开。也就是说，一般先建设政府各部门的办 公自动化系统和局域网，用计算机操作替代手工操作，通过网络传输替代人工传 递，实现现实世界的业务流程在虚拟世界的镜像：其后是按照各部门行政职能的 边界，建设各自的信息采集系统和业务应用系统，并形成各自专用的网络通道， 实现信息采集和业务处理的计算机化和网络化；再后是建设部门网站和政府门户 网站，整合网络资源、信息资源，梳理、重建、协同业务流，为企业和社会公众 3 基于分布式智能数擐交换模式的研究及应用 综述 提供各类服务。最后一个过程从起步到成熟大致又分为四个阶段，即：政府信息 网上发布；政府与用户单向互动；政府与用户双向互动；网上事务处理。当然， 从整体上看，在实际操作中，各个阶段的内容也会有所交替和迭代。 从该报告可以看出，我国目前电子政务的建设现状是，各个部门的业务系统 已经基本上由各自对立开发建立起来。未来电子政务的发展趋势：在网上一站式 办公的框架下咀一个统一的门户网站为公众提供信息以及服务等；同时对于一站 式门户网站的后台审批系统将整合各个政府部门的业务系统，实现并联审批解决 信息孤岛现象。 从上面的分析可以看出，在对于电子政务的一站式并联审批系统的建设中， 存在着两个基本前提： ( 1 ) 独立性，各个部门的业务系统由各个部门独立开发的，业务系统之阊 是一种松散的基于审批结果的数据耦合关系。 ( 2 ) 分布性，并联审批过程中各个部门的业务系统与一站式门户网站是分 布在不同的部门的。 因此。电子政务最突出的问题在于如何实现各个政府部门自有的、独立的信 息系统之间进行审批数据的流转实现审批事项在政府部门之间的一站式并联审 批。作为实现一站式并联审批的关键技术异构数据交换将是确实落实电子政务的 功效的瓶颈问题之一。 所谓异构数据交换是指异构数据处理环境下( 包括计算机体系结构的异构、操 作系统的异构、数据库管理系统的异构和应用软件的异构等1 不同数据源之间的 互操作。随着i m 涨t 和电子商务的发展，企业之间的联系日趋紧密，不同系统之 间的信息交流日益增多。异构数据交换技术的应用日益广泛。 作为本论文的一个实际应用课题肇庆市一站式并联审批系统，将依托全 市统一的电子政务平台的搭建，为市内企业和投资者提供便捷的办事导航、实时 的信息发布、统一的安全认证、快速的信息查询，为市内各部门提供便利通畅的 信息传输及有效可靠的决策辅助；使肇庆市政府以一个整体、一个面孔出现在企 业与投资者面前，在政务外网全面连接的基础上，实现市内各直属部门的互联互 通，各部门之间通过政务外网实现数据交换和网上资源共享，各部门内部实现电 子化办公和网络化办公，面向企业和投资者的服务、审批和管理业务上网进行。 4 基于分布式智船敷据交换模式的研究及应用 为了实现各个部门的并联审批，肇庆市一站式并联审批系统的后台处理需要 一个数据交换平台支撑各个部门的数据在应用系统层上的交换。肇庆市各个部门 的业务系统是各自独立对等的，系统之间是通过i n t e m e t 网实现互联的。肇庆市 的这种客观在中国的电子政务领域上具有普遍性，因此，本文作者根据这个典型 的案例提出一个基于分布式处理数据交换模式。 目前，常见的数据交换技术可以分为以下几神，各有其优缺点： ( 1 ) 电子数据交换( e d i ) 方式：在该模式下，各个用户需要将数据格式后经聊 通信网络发送到髓i 信箱，由e d i 服务中心将数据转移到接收方的e d l 信箱。 该模式存在着诸如：格式不灵活，价格昂贵，不适合大单证文件的交换等等许多 问题。 ( 2 ) 专用的翻译方式：提供一个应用程序负责专用的数据转换，这个程序是特 定的、专用的、复杂的。在该模式下，由于翻译程序的专用性限制各参与方的自 主性，因此，缺乏良好的复用性和扩展性。 ( 3 ) 共享数据中心方式：共享数据中心的数据由各个参与部门提供，并与其他 部门进行资源共事。该交换方式的缺点是容易产生数据冗余。难以保证数据的一 致性，以及系统的交互性较差。 ( 4 ) 基于c o l m a 平台，或者j 2 e e 架构下的远程访问技术。发送方通过调用 对方的远程对象直接发送到接收方，实现数据的交换。这种方式需要远程访问协 议的支持，因此存在对网络的适应性差，数据的传输采用明文等影响安全性的缺 点等，难以适应i n t c m c t 网的环境。 1 2 当前的研究重点 目前，在数据交换技术的研究中，主要集中在基于w 曲s e n | i c e s 技术。另外 一方面，目录服务技术由于在解决分布式组成员间的问询与通讯上的应用也开始 得到相应的重视。 1 2 1w 曲s e r v i c c s 技术 w 曲s e n r i c c s 技术是通过r e b 进行消息传输，提供一个松散耦合的分布式计 算环境，形成一个模块化的组件模型。在该框架下的s 0 a p 协议即简单对象访问 协议( s i l n p l co 崎e c ta = 。c e 辎p r o t 0 0 0 1 ) 是一种基于x m l 标准的在分散或分布式的环 5 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用 境下，对消息进行封装的一个简单的轻量级机制。其特点： ( 1 ) 互访性。s o a p 协议通过x m l 标准对数据进行封装，保证了对模块中 特定格式编码的数据编码机制来表示应用语义保证了消息表示的完备性。 ( 2 ) 网络的适应性。s o a p 协议可以绑定到h t r p 协议上，加强了消息物理 传输层的对防火墙的穿透能力，具有很强的网络适应性。 ( 3 ) 安全性，s o a p 协议可以采用加密后的密文进行传输。 1 2 2 目录服务技术 目录服务是一种特殊的数据库，采用层次的信息模型来表示信息。u ) a p 协 议即轻量级目录访问协议( i 缮n w e 趣熔d 妊e d o f y 氲臻s sp 咖1 ) 由x 5 0 0 协议简 化而来，直接运行于t ( 珊，i p 协议上的一组目录服务协议，目录服务虽然不适于 进行频繁的更新，但是，在本质上属于典型的分布式结构，因为目录服务对描述 性信息的浏览、检索操作进行了优化使得目录服务器管理的目录信息包括更多的 描述性信息，更适用于读多于写、无复杂交易和无大容量更新的应用。【d a p 协 议栈提供的操作主要有目录信息服务包括：目录信息的浏览、检索、修改，访问 控制，分布式计算目录等三种类型。 6 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用 分布式分布式数据交换模式与对等层架构 第2 章分布式数据交换模式与对等层架构 2 1 对等层架构分析以及在电子政务中的应用 2 1 1 对等层架构的概念及模式结构 目前，业界对对等层架构( p e e rt op e e r ) 的定义还没有一个标准的说法，可 以肯定的是对等层架构是相对于传统的客户机，服务器模式丽提出来的，定义了 逻辑上独立的系统之间如何协同工作的框架，对于对等层架构中的所有节点的角 色、行为、责任和义务都是平等的特点。事实上可以认为对等层架构是对现有的 不同技术以及资源的整合的产物 简单地说，对等计算技术是一种用于不同p c 用户之间、不经过中继设备直 接交换数据或服务的技术，其网络通信方式如图2 1 所示。它打破了传统的 c l i c 赠s e r v 玎模式，在对等两络中，每个节点的地位都是相同的，具备客户端和 服务器双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。由于对等计算技术的 飞速发展，互联网的存储模式将由目前的“内容位于中心”模式转交为“内容位 于边缘”模式改变i n t c 础t 现在的以大两站为中心的状态，重返“非中心化”。 将权力交还给用户。 图2 - 1 对等计算网络通信 对等层架构并非一种全新的技术。虽然对等层架构这个术语是现在才发明 的，但对等层架构本身的基本技术的存在时间却至少和u s e n e t 、f j d o n c t 这 7 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用分布式分布式致据銮燮与堕簦星塑塑 两种非常成功的分布式对等网络技术一样长，甚至更长些。 u s e n i 玎产生于1 9 7 9 年，是一种分布式系统，能够为各个地方提供新闻 组。u s e n 】盯最早的雏形由是t 0 m1 m s c o t t 和j i me l l i s 实现的。当时并没有任 何类似于互联网上“随选”信息的概念，文件只能通过电话线批量传送，且常常 选在长途费用比较低的夜间进行。因此，当时的u s 咖若采用集中式的控制 管理方法将效率低下，自然而然地就提出了一种分散、分布式的管理方法。这种 分布的结构一直沿用到今天。 早期对等网络应用另一个代表则是瑚o b 融。它和u s 咖类似，也是一 个分散、分布的信息交换系统。1 b mj e 脯j i 峪于1 9 8 4 年创建了f i d o n c t 系统， 来让不同b b s 系统中的用户们互相交换信息。这种符合人们需要的技术，迅速 成长起来，并一直沿用到今天。 u s e n e t 和f 钮o n e t 都是值得探究的系统，因为它们在多年前就遇到并解 决了许多当今p 2 p 技术所面临的同样问题，同时也还存在着安全性以及其他一 些问题。 从对等层架构技术发展的历史上，可以看出对该技术起到熏要影响的因素 有： 首先，是咀。网络等技术与软件工程结合，形成了一种将工作分散的趋 势，从而降低系统的投入。对等层架构正是在这种分散的网格计算趋势下的驱动 下发展起来的。 其次，从工程的角度看来，在企业应用集成等因素的驱动下，过去十年渐渐 形成一种从集中的单机系统转向分布式系统的趋势。在集中式的应用中进行控制 是相对容易的，这一点在一定程度上抑制了分布式潮流的发展。然而随着互联网 的发展，以及b 2 b 商务交易方式的日益流行。全面的分布式计算也就成为一种 商业需求。 在这些因素的推动下，对等网络模型在未来主要的发展重点是： 对等层网络中含有许多能够互相通讯的对等系统，每个对等系统都有专门的 用途。通常情况下，网络中对等系统的数目可以非常大，但用途却只有若干种。 众所周知的g n u t e a 网络就是一个例子，它包含了大量本质上相同的对等系统。 对等层技术中最有发展潜力的地方就在于这些对等系统之间的联系，其次才是它 8 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用分布式分布式数据交换模式昱塑层藜塑 们自身。 在很大程度上，对等层架构与那些分布计算所面临的问题是重叠的调整 并监控网络中独立节点的动作，以及节点间的可靠通讯。但并非所有的分布计算 都是对等计算。然而由于分布计算和对等层架构面临很多相同的问题，因此，对 于将传统的分布式计算的研究成果在对等层架构中应用也将是未来对等层架构 的研究重点之一。 从对等计算模式的结构看，对等计算模式主要包括了集中式、分布式和混合 式3 种模式。 ( 1 ) 集中式对等网络 集中式对等计算模式由一个中心服务器来负责记录共享信息以及反馈对这 些信息的查询；每一个对等实体要对它所需共享的信息以及进行的通信负责，根 据需要下载它所需要的其他对等实体上的信息。这种形式具有中心化的特点，但 是它不同于传统意义上的a i e 州s e f v 髓模式。因为传统意义上的a 妇州s e r v 髓模 式采用的是一种垄断的手段，所有资料都存放在服务器上，客户机只能被动地从 服务器上读取信息，劳且客户机之间不具有交互能力；恧集中式对等计算模式则 是所有网上提供的资料都存放在提供该资料的客户机上，服务器上只保留索弓l 信 息，此外服务器与对等实体以及对等实体之问都具有交互能力。 集中式对等网络的个典型应用是妇p 吼盯提供的p 3 下载服务。该服务是 最早的对等褥络实践。它并不提供m p 3 音乐资源，只是提供动态刷新的m p 3 目 录服务。借助n a p 砒盯几乎可以找到任何一首散布在全球互联网上的用户手中的 歌曲，这是一种集中式对等网络模式。 然而，集中目录式对等计算模型还存在很多问题，主要表现为： 中央服务器的瘫痪容易导致整个网络的崩溃，可靠性和安全性较低i 随着网络规模的扩大，中央目录服务器维护和更新的费用将急剧增加，所需 成本过高； 缺乏有效的强制共享枫制，资源可用性差。 集中式对等网络可提供中心服务器目录检索、管理服务和标准的点到点通 信，具有高效的检索和低效的交换服务的特点。集中式对等网络对小型网络而言 在管理和控制方面占有一定的优势，但对大型网络并不适合。 9 基于分布式智能数据交换攘式的研究瑟盔甩分布式分布式鼓蟊交欹模式与对等层架构 ( 2 ) 分布式对等网络 在分布式对等网络中，对等节点通过与相邻对等节点之间的连接遍历整个网 络体系。每个对等节点在功能上都是相似的，并没有专门的服务器，而对等节点 必须依靠它们所在的分布网络来查找文件和定位其他对等节点。 分布式对等两络以g 加t c u a 和c d 0 l l l 【e y 或c m u l c 为代表。分布式对等网络在 总结了集中式对等网络的缺点上，将集中式对等网路的理念推进一步。将网络中 的每个对等节点变成一台能够提供完整目录和文件服务的服务器，并会自动搜寻 其他同类服务器，从而联成一台由无数对等节点组成的网络超级服务器。与集中 式对等网络不同，它不存在中枢目录服务器。 以g 硼t c a 网络为例，一台新对等机首先通过访问某特殊站点提供的“主机 缓存服务”( h o s tc 瓢h cs c r v i s ) 机制来得到一台活动对等机地址，通过与它建 立一个连接将自己接入g 矾t c n a 网络；接着，该新对等机主动探查网络中的其它 对等杌，找到与之相邻韵对等机节点，在进行文件查找时，该对等杌首先向与之 相邻的所有活动对等点发送一个查询描述符q u c r y ，在其他对等机接收到该查询 描述符后，检查本地是否有符合查询请求的文件内容，如果有，则按查询描述符 的发送路径返回一个查询响应描述符q 比r y h i t ，无论本地是否存在符合查询请求 的文件内容，其他对等机都会将该查询包通过扩散方式继续在网络中传递，直至 查询包中弧l ( 髓o fi j f c 属性值递减为o 时才停止继续转发；一旦定位了 响应查询文件的对等机之后，就与响应对等机建立t c p 连接，通过m 研协议 从响应对等机中下载自己查询的文件。文件的传输不再经过g 舯t e 玎a 网络进行。 分布式对等网络模型也存在很多弊端，主要表现在以下方面： 搜索请求要经过整个网络或者至少是一个很大的范围才能得到结果，因此， 这种模式占用很多带宽，而且需要花费很长时问才能有返回结果。 随着网络规模的扩大，通过扩散方式定位对等点及查询信息的方法将会造成 i 网络流量急剧增加，从而导致网络拥塞，最终使g 矾l e l l a 网络被分片，使得查询 访问只能在网络很小的范围内进行，因此，网络的可扩展性不好，不适合大型网 络。 纯分布式的对等计算模式很难被企业所利用，因为它缺少对网络上的用户节 点数以及对他们提供的资源的一个总体把握。 基于分布式智能致据交换模式的研究及应用分布式分布式墼塑皇辫壅兰壁箜星翌塑 安全性不高，易遭受恶意攻击，如攻击者发送垃圾查询信息，造成网络拥塞 等。 这种无中心、纯分布式系统的特点是：它不褥是简单的点到点通信，而是更 高效、更复杂的网络通信； ( 3 ) 混合对等网络 集中式对等网络有利于网络资源的快速检索，并且只要服务器能力足够强大 就可以无限扩展，但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击；分布式对等网络解 决了抗攻击问题，但是又缺乏快速搜索和可扩展性。混合式对等网络结合了集中 式和分布式对等网络的优点，在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化。 它在分布式模式的基础上，将用户节点按能力进行分类，使某些节点担任特殊的 任务。这些节点共分为3 种： 用户节点：普通节点，它不具有任何特殊的功能。 搜索节点：处理搜索请求，从它们的“孩子”节点中搜索文件列表。 索引节点：索引节点用于保存可以利用的搜索节点信息，并搜集状态信息， 维护网络结构信息。 一个节点可以既是搜索节点又是索引节点。用户节点可以选择3 个搜索节点 作为它的“父”节点，如果“父”节点接受该用户节点作为它的“孩子”的话。 那么该用户节点就可以提交其所要共享的列表给它的“父”节点。在缺省的情况 下，搜索节点可以最多维护5 0 0 个“孩子”节点在第三代的对等计算软件体系 结构中，采用了混合式对等网络。 这种模式的关键之是引入了索引节点，在对等网络中，索引节点就像搜索 引擎一样，只是搜索和所需资料相关的地址，至于用户到底连接下载了什么内容 则和它无关。 这种模式的关键之二是引入搜索节点，搜索节点管理着所属用户的文件列 表。用户节点通过索引节点获得搜索节点信息，之后用户节点就与获得的搜索节 点相连，每一次查询都通过该搜索节点进行。 第三代混合式对等计算网络的典型代表就是b t 系统。它批判地继承了前辈 产品的优点，将中心目录服务器的稳定性同优化的分布式文件管理结合起来，从 而在效率上远远超出了e d o n k e y 这类产品。它要求提供一个或多个统一的w 曲 l l 基于分布式智能数据变换模式的研究及应用分布式避式致遐塑垫式董堕量星塑塑 发布服务器，以发布和搜寻资料。 2 1 2 对等层架构在分布式数据交换模式的应用 从上面对对等网络的讨论可以看出，对等网络具有：集中式对等网络、分布 式对等网络、混合对等网络等三种模式结构。通过对这三种模式结构的比较，在 电子政务领域的应用上，混合对等网络模式结构更加适台于当前电子政务的现 状。在电子政务领域的数据交换中，各个部门的业务系统逻辑上是独立的，各个 部门之间是一种协作的关系，同时，部门之间的协作关系是一种点对点的协作关 系。 集中式对等计算模式由一个中心服务器来负责记录共享信息以及反馈对这 些信息的查询，服务器上只保留索引信息：每一个对等实体要对它所需共享的信 息以及进行的通信负责，根据需要下载它所需要的其他对等实体上的信息。因此， 在一个小范围内，集中式对等计算模式满足了电子政务对数据交换的要求，但是， 集中式对等计算模式的自身的缺点如；中央服务器的瘫痪容易导致整个网络的崩 溃、随着网络娌模的扩大，中央目录服务器维护和更新的费用将急尉增加等，使 得集中式对等网络模式结构只能在一定的小范围内满足要求，而不具备有系统的 扩展性，难以解决各个部门的动态加入以及跨逾区协作的问愿，因此，集中式对 等计算不是很适合于在电子政务领域上的应用。 分布式对等嘲络模型由于搜索请求需要花费很长时间才能有返回结果；而且 随着网络规模的扩大通过扩散方式定位对等点及查询信息的方法将会造成网络 流量急剧增加，从而导致网络拥塞：缺少对网络上的用户节点数以及对他们提供 的资源的一个总体把握等缺点。因此这种无中心、纯分布式系统的对等计算模式 很难在电子政务中运用。 因此，本文建议采用混合式的网络模式，索引节点和搜索节点由各个区域的 行政服务中心或者信息科技局负责建立，可在搜索算法等各方面进行控制，保证 对等网络的稳定运行，使得本区域内构成一个集中式的对等网络。同时，融合网 格计算的优点。引入用户的身份验证、鉴权和安全管理等功能，由索引节点和搜 索节点完成用户的鉴权控制，备用户节点进行鉴权后，便成为对等网络的一员， 可在该网络内开展相应的对等应用。这样可将用户的业务逻辑分为两个阶段：鉴 权和安全管理阶段；用户服务阶段。通过这一过程的划分，可以解决用户的安全 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用分布式分布式致据交换模式与对等层榘构 鎏权管理问题，在第二阶段，用户使用的对等计算应用与集中式对等网络应用完 全一样。 2 2s 劬心协议与数据封装模式的研究及应用 2 2 1s o a p 协议与w 曲s c r v i c e 技术的概念与特点 根据w 3 c 组织的定义。w 曲s e n r 汝s 是一组服务，w 曲s e r v i c e s 是一个集自 包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过w 曲调用，可以执行从简单 请求到复杂业务协同处理的任何功能。一旦部署以后，其他w 曲s e r 、r 妣s 应用程 序可以发现并调用它部署的服务；bs c n 唷c c s 又是一个服务平台，w 曲s c r v i o e s 是一个集部署、发现、事务、安全、认证等基本功能为一体的服务平台。并具有 一系列相关的技术标准，这些标准使其具有作为一个服务平台的完搀性和优越 性。 ，e bs c r v 溉s 技术使用面向服务( s q a ) 的构架，它包含三个参与者和三个基 本操作：服务提供者、服务请求者和服务代理以及发布、查找和捆绑。服务提供 者向服务代理发布它的服务内容；当服务请求者需要调用服务时，它首先到服务 代理上查找所需要的服务，并得到如何调用该服务的信息，然后根据这些信息去 调用服务提供者发布的服务；服务代理给服务提供者提供了发布( 注册和分类) 它们自己和它们的服务的枫翩，也为服务请求者提供了查找它们所须的搬务舸机 制。w 曲s c r v i c 髓技术本身在发布服务时使用通用描述、查找和集成协议( u d d i ) ； 查找服务时使用u d d i 和、阮bs e r v i c c s 描述语言( w s d d ；捆绑服务时使用w s d l 和简单对象访问协议( s q a p ) 。该模式如图2 2 所示。 雷2 - 2 袖s e f v i c 皓的面向服务的体系结构 在图2 2 的面向服务的体系结构中的三个角色： ( 1 ) s c r v i c ep r o v i d 髓：发布自己的服务，并且对使用自身服务的请求进行 响应 ( 2 ) s c r v i c eb l o k 肝：注册已经发布的s e f v i c cp v i d 盯，对其进行分类。著 提供搜索服务 ( 3 ) s e r v i 他q u e 或e f 利用s e r v i c cb f o k 盯查找所需的服务，然后使甩该服 务 对于上面的三种角色之间使用了三种操作： ( 1 ) 晰l i s h ：服务提供者向代理发布所提供的服务。该操作对服务进行一 定的描述并发布到代理服务器上进行注册。在发布操作中，服务提供者可以决定 发布( 注册) 或者不发布( 移去) 服务。 ( 2 ) f 妯d t 服务请求者向代理发出服务查询请求。服务代理提供规范的接 口来接收服务请求者的查询请求。通常的方法是，服务请求方根据通用的行业分 类标准测览或通过关键字搜索，并逐步缩小查找范围，直到找到满足所需要的服 务。 ( 3 ) b 沁d ：服务的具体实现。分析从注册服务器中得到的调用该服务所需 的详细绑定信息( 服务的访问路径、调用的参数、返回结果、传输协议、安全要 求等) ，根据这些信息，服务请求方就可以编程实现对服务的远程调用。 1 4 基于分靠式智能数据交换模式的研究及应甩 分布式分布式披据交换模式与对辱层槊构 w e bs c r v i c c s 在运行时通过基于功能的查找来动态的组装程序的主体，而非 传统的静态组装；使应用程序的设计变为描述执行具体功能的网络服务和描述这 些服务的组装方法；应用程序的执行变为把网络服务的说明输入查找机制，查找 可以提供服务的合作者，然后发送消息给合作者，唤醒他们的服务。 在w c bs c r v i c e s 协议栈中用于封装消息的s o a p 协议是由w 3 c 于1 9 9 9 年 首先提出。是一个在分布式环境下的轻量级的信息交换的协议，与操作系统，编 程语言和分布式计算平台完全独立，它是一个基于x m l 的协议，包含三个部分； 封装、r p c 约定和编码规则。封装说明了消息格式，谁处理消息，消息是可选的还 是必须的；r p c 约定负责远程过程调用和响应；编码规则定义了如何交换应用程 序所定义的数据类型实例的一系列机制。 s 0 a p 应用程序所产生的s o a p 消息是一个x l 文档，它包含一个必须的 s q a p 封装，一个可选的s o a p 头和一个必须的s o a p 体，采用所谓自q “消息路径” 发送，使在终结点之外的中间节点可以处理消息。一个接受s o | a p 消息的s o a p 应用程芹必须按顺序执行以下的动作来处理消息：识剐应用程序想要的s o a p 消息的所有部分，检验应用程序是否支持第一步中识别的消息中所有必须部分并 处理它。如果不支持，则丢弃消息。在不影响处理结果的情况下。处理器可能忽略 第一步中识别出的可选部分。如果这个s o a p 应用程序不是这个消息的最终目 的地，则在转发消息之前删除第一步中识别出来的所有的部分。为了正确处理一 条消息或消息的一部分，s o a p 处理器必须理解：所用的交抉方式( 单向、请求应 答、多路发送) ，这种方式下接收者的任务， c 机制的使用( 如果使用的话) ， 数据的表现方法或编码，还有其它必须的语义。 s 0 a p 应用程序有两种交换信息的方式：基于订l 的r p c 、基于) ( 1 垤l 编 码的消息服务。由于h n p 采用的请求和响盔机制正好和r p c 的请求响应对应， 而且i f r 仲协议是防火墙友好的，所以s o a pr p c 一般都捆绑到 唧协议。 但在特殊的情况下，可以使用h r l l p 以外的一些协议，比如s m l l p 伊o p 3 或是 f 1 m 来传输s q a p 消息，以进行r p c 调用。消息系统有两种模式：点对点和发 行订阅在点对点模式中，发送方把消息发给本地路由器，再由路由器发给接受 方；在发行，订阅模式中，消息发送到一个主题，该主题的副本被发送给此主题 的订阅者。 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用兰布式熊塑壅墼塑窒塑塑壅皇型竺星塑塑 2 2 2 、c bs e r v i 技术对分布式环境下应用的支持 w 曲s e r v i c c s 技术是通过w 曲进行消息传输，提供一个松散耦合的分布式计 算环境，形成一个模块化的组件模型。现在的电子政务，尤其是各个部门独立的 业务系统参与协作的电子政务，注重水平坍作过程。协作政务过程是指在各个部 门独立开发的业务系统之闻通过电子化方式协同工作的并联审批过程。在协作社 区内，各个政府部门需要在协作社区内为协作的并联审批许可事项发布关键业务 信息的需求。由于不同部门问的业务系统的结构可能差异很大，解决相互间的信 息共享的费用比较高，并且由于需求的变化可能是很频繁的，因此。传统的体系 结构变得不能适应这一要求，而w 曲s c r v i c e s 以其快速重组系统的能力，操作平 台、编程语言、分布式计算平台的独立性，可以很好的满足这要求，从而适应了 电子政务系统的独立的分布式业务系统的需求。 在w 如s c n r i c 框架下的s o a p 协议即简单对象访闯协议( s i m p ko b j c d a c 醛舢l o i ) 是一种基于糊l 标准的在分散或分布式的环境下，对消息进行 封装的一个简单的轻量级机制。其特点： ( 1 ) 互访性。s o a p 协议通过x m l 标准对数据进行封装，保证了对模块中 特定格式编码的数据编码机制来表示应用语义保证了消息表示的完备性。 ( 2 ) 网络的适应性。s o a p 协议可以绑定到姗协议上，加强了消息物理 传输层的对防火墙的穿透能力，具有很强的网络适应性。 ( 3 ) 安全性。s q p 协议可以采用加密后的密文进行传输。 2 2 3s q a p 协议对数据进行封装。 s q a p 消息是一个嵋l 文档如图2 3 所示，包括一个必需的s o a p 封装， 一个可选的so j a p 头和一个必需的s o a p 体。一个s o a p 消息包括以下部分： ( 1 ) 在表示这个消息的) q 垤l 文档中，封装是顶层元素。 ( 2 ) 应用s o a p 交换信息的各方是分散的且没有预先协定，s 0 a p 头提供 了向s o a p 消息中添加关于这条s 0 a p 消息的某些要素( 龟砒e ) 的机制。s q a p 定义了少量的属性用来表明这项要素( f e a t u 心) 是否可选以及由谁来处理。 ( 3 ) s o a p 体是包含消息的最终接收者想要的信息的容器。s o a p 为s o a p 体定义了个f a u h 元素用来报告错误信息。语法规则如下所示： 封装：元素名是”e n v c l o p c ”在s 0 a p 消息中必须出现。可以包含名域声明和 基于分布式餐戆数据交换楼式的研究及应用分瘫式分有式熬据交换摸式与跨等屡架构 附加属性。如果包含附加属性，这些属性必须限定名域。类似的，”e n v e l o p e ”可 以包含附加子元素，这些也必须限定名域且跟在s o a p 体元素之后。 s o a p 头：元素名是n h d 盱”在s o a _ p 消息中可能出现。如果出现的话，必 须是s q a p 封装元素的第一个直接子元素。s o a p 头可以包含多个条目，每个都 是s 0 a _ p 头元素的直接子元素。所有s 0 a p 头的直接子元素都必须限定名域。 s d 抨体：元素名是”b o d 扩在s o a p 消息中必须出现且必须是s o a p 封装元 素的直接子元素。它必须直接跟在s q a p 头元素( 如果有) 之后。否则它必须是 s o a p 封装元素的第一个直接子元素。 s q a p 体可以包括多个条目，每个条耳必须是s o a p 体元素的直接子元素。 s o a p 体元素的直接子元素可以限定名域。s o a p 定义了s o a p f a u 元素来表示 错误信息。 图2 - 3 s o a p 消息 1 7 基于分布式智能数据交换模式的研究及应用 分布式分布式数据交换模式与对等层架构 2 3i d a p 协议与组问通信的研究 2 3 1l d a p 协议的概念与特点 目录服务是一种特殊的数据库，采用层次的信息模型来表示信息。因此，通 过目录服务，各个独立系统可以将本系统的信息发布到目录服务器上，例如：用 户名，密码，i p 地址，交换的表单视图等。 目录服务协议l n a p 由m ，r f 和密歇根大学联合开发，它是x 5 0 0 的目录协议 的移植( l d a p 复制策略、同步机制和信息模型仍沿用x 5 0 0 的定义) ，但简化 了实现方法，其功能模型是x 5 0 0 模型的子集，所以称为轻量级的目录访问协议。 最初是作为x 5 0 0 目录的前端访问协议，目前已经发展成可独立运行的目录服 务。 u ) a p 协议即轻量级目录访问协议叫g h t 眦j ；l 阻d 搬t o r y 衄e s sp m t o 1 ) 由 x 5 0 0 协议简化而来，直接运行于t c p ，i p 协议上的一组目录服务协议，目录服 务虽然不适于进行频繁的更新，但是，在本质上属于典型的分布式结构，因为