（计算机应用技术专业论文）电子商务网站设计学习系统的实现.pdf

摘要 电子商务是一种基于互联网技术、以交易双方为主体、以银行电子支付和结 算为手段、以客户数据为依托的全新商务模式，其高效率、低成本、受众面广的 特点，都将极大地改变商务模式并带动经济结构的变革。 电子商务网站的应用随着互联网的发展越来越广泛了，但具体设计和实施起 来很复杂，而且学习起来又较枯燥，具有针对性的讲授和练习的系统就更加少了。 电子商务网站设计学习系统就是一套具有针对性的、学与练相结合的、功能强大 的学习系统，且能对不同层面想学习建设电子商务网站的人给予帮助。 本文在分析了国内外大量参考文献的基础上，提出了重点完成对各种网络服 务的配置、信息安全技术等实验的虚拟实验系统的开发和采用遗传算法的自适应 组卷方式进行考试的模式，以此来对网络教学进行衡量，可以达到对受测者水平 测试的目的。 本文采用m a t l a b ，a s p n e t ，s q ls e r v e r 进行整体分析与设计。利用n s 2 模 拟器和j a v a 语言中j a v aa p p l e t 、j a v ab e a n 来编制虚拟实验系统。使用a s p n e t 进行电子商务网站设计的学习系统的整体开发。 关键词：电子商务遗传算法虚拟实验 a b s t r a c t e l e c t r o n i cc o m m e r c ei so n ek i n do ft e c h n o l o g i e sb a s e do nt h ei n t e r a c t ，t a k e s t r a n s a c t i o nb o t hs i d e sa st h em a i nb o d y , t a k e st h eb a n ke l e c t r o np a y m e n ta n dt h e s e t t l e m e n ta st h em e t h o d ，t a k e st h ec u s t o m e rd a t aa st h eb r a n d n e wc o m m e r c i a l p a a e mw h i c hd e p e n d so i l i t s h i g he f f i c i e n c y , t h el o wc o s t ，t h es t r o n gr a d i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c ，w h i c hw i l lc h a n g et h ec o m m e r c i a lp a t t e r na n dl e a dt h et r a n s f o r m a t i o n o ft h ee c o n o m i cs t r u c t u r e t h ea p p l i c a t i o no fe c o m m e r c es i t e sa st h ei n t e m e ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r e w i d e s p r e a d ，b u t , t h es y s t e mt a r g e t e do nl e c t u r e sa n dp r a c t i c ei se v e nd e c r e a s e d b e c a u s eo ft h es p e c i f i cd e s i g n ，c o m p l e xi m p l e m e n t sa n d l e a r n i n gb o r i n g e c o m m e r c e s i t ed e s i g no fal e a r n i n gs y s t e mi s t a r g e t e d ，s t u d y i n gw i t hac o m b i n a t i o no ft r a i n i n g ， p o w e r f u ll e a r n i n gs y s t e m ，a b l et ol e a r na td i f f e r e n tl e v e l st ob u i l dt h ee - c o m m e r c es i t e f o rh e l p b a s e do nal a r g en u m b e ro fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e f e r e n c e s ，i tf o c u s e so n t h ev a r i o u sn e t w o r k c o n f i g u r a t i o ns e r v i c e s ，i n f o r m a t i o ns e c u r i t yt e c h n o l o g y e x p e r i m e n t a ls y s t e mo fv i r t u a le x p e r i m e n t si nt h ed e v e l o p m e n ta n du s e so fg e n e t i c a l g o r i t h m sa d a p t i v et e s tp a p e rm a n n e re x a m i n a t i o nm o d ea n dt e a c h i n gt h en e t w o r k m e a s u r e m e n t st or e a c ht h ep u r p o s eo ft e s tm e a s u r e d i nt h i sp a p e r ，m a t l a b ，a s p n e ta n ds q ls e r v e ra r eu s e df o ro v e r a l la n a l y s i s a n dd e s i g n n s 2s i m u l a t o ra n dj a v aa p p l e t ，j a v av i r t u a lb e a na r ea p p l i e dt op r e p a r e e x p e r i m e n t a ls y s t e m t h ee - c o m m e r c ew e b s i t ed e s i g ns t u d yi sd e v e l o p e db yu s i n g a sp n et k e yw o r d s ： e l e c t r o n i c c o m m e r c e ，g e n e t i ca l g o r i t h m ，v i r t u a l e x p e r i m e n t a t i o 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，也不包含为获得墨注盘鲎或其他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 表示了谢意。 学位论文作者签名： 、_ 良 签字日期： 一。6 7 年7 月。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授 权苤鲞盘鲎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) 学位论文作者签名：纠裕 导师签名：王m 毛 签字日期： 。删声7 月d 日签字日期：文一。夕年 夕月 j 日 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 本课题所研究的是电子商务网站设计与实现的学习系统。电子商务 ( e b u s i n e s s ，e c o m e r c e ，e t r a d e ) 从英文的字面意思上看就是利用现在先进的电子 技术从事各种商业活动的方式。电子商务的实质应该是一套完整的网络商务经营 及管理信息系统。再具体一点，它是利用现有的计算机硬件设备、软件和网络基 础设施，通过一定的协议连接起来的电子网络环境进行各种各样商务活动的方 式。这是一个比较严格的定义，说得通俗一点，电子商务一般就是指利用国际互 联网进行商务活动的一种方式，例如：网上营销、网上客户服务以及网上广告、 网上调查等。电子商务是i n t e m e t 爆炸式发展的直接产物，是网络技术应用的全 新发展方向。i n t e m e t 本身所具有的开放性、全球性、低成本、高效率的特点， 也成为电子商务的内在特征，并使得电子商务大大超越了作为一种新的贸易形式 所具有的价值，它不仅会改变企业本身的生产、经营、管理活动，而且将影响到 整个社会的经济运行与结构。为此，使用u m l 的思想设计一套学习使用电子商 务网站的设计的教学系统是十分必要的。本系统分成互动式教学、单元练习、实 验环节、错题解答、在线考试等若干模块。 电子商务网站的设计的教学系统在国外这样的产品很少，而电子商务网站的 应用随着互联网的发展越来越广泛了，但具体设计和实施起来很复杂，而且学习 起来又较枯燥，具有针对性的讲授和练习的系统就更加少了。为解决这些问题， 必须开发一套具有针对性的、学与练相结合的、功能强大的学习系统。其中，各 种网络设备、服务的虚拟配置、信息安全设置等实验和采用遗传算法的自适应组 卷方式是本系统中的研究特色。 传统的教学模式是教师根据授课的内容做出一些幻灯片，让学生能够较直观 的看到电子商务的建设与设计的相关知识。然后教师根据这些幻灯片的内容给学 生讲授知识，学生在学习中处于被动的地位。而本学习系统不仅支持各种教学活 动，而且支持不同时间、不同地域、不同需求的不同对象自主学习、练习、自测、 提高的学习要求。此学习系统与传统教学相辅相成，对学生起到了不同方面的作 用，例如，在条件不具备的情况下，很多网络实验无法正常完成，而在此学习系 统中可以虚拟去做一些网络实验，完成各种网络服务的配置和信息安全实验。 第一章绪论 1 2 学习系统的形式与作用 学习系统是在网络环境下，向学习者提供大量与专题相关的学习资源，让学 习者通过网络协作学习工具，围绕某一专题而进行较为广泛深入的探究、发现学 习活动的一个数字化学习系统。 传统的课堂教学和课外辅导在时间、地点和方式上受到客观条件很大程度的 限制；网络的出现使学生在课堂学习和课堂以外都获得了更加广阔的空间，利用 网络进行学习的优势在于它可以更大限度地游离于时间地点之外。同时网络连接 的是巨大的知识与信息的资源库，搜索引擎为知识搜集提供便捷的途径。但是这 种爆炸式的知识海洋中知识存在形式具有凌乱和一定功利性的特点，使学生容易 在其中失去方向。因此，没有有效的指导会造成学生通过网络建立起来的个人知 识结构将是支离破碎的。在教育系统中建立具有“专题”特性的学习系统，并合 理的利用这个知识库，这就为课堂教学和课外探究学习建立起一座桥梁，使知识 和知识之间有了纽带，形成一个完整的学习过程。完整的学习过程培养出学生知 识结构的完整性，并使学科间的知识在学生的认知过程中自然的相互渗透。 利用网络学习的关键在于教师指导下学习过程的完整性。网络虽然是个巨大 的知识与信息的资源库，但是网络资源为教学过程服务的有效组织形式仍然缺 乏。依赖搜索引擎获取的资源存在凌乱性、功利性的特点。随着网络企业营销策 略的发展，引擎搜索结果的功利化排名已经成为趋势，著名引擎g o o g l e 、b a i d u 等纷纷推出搜索定价排序，并且邮件类垃圾、网站类垃圾、短信类垃圾、即时信 息类垃圾充斥互联网，第十二次c n n i c 调查结果显示，目前网民每周收到的垃 圾邮件数仍然超过非垃圾邮件数。这种严峻的形势同时挑战着教育系统，因此强 调以学习过程为中心对这些资源进行二次组织很重要，将已经完成的探究过程归 入相应的专题网站成为教育资源，在课堂上学生可以对这些过程进行二次研究。 总之，i n t e r n e t 提供了一个平等的自由的开放的环境，容易激发学习者积极参与 的心理需求；网络的智能化、交互性特点使学习者可以控制信息、改变信息组织 过程，从而激发想象力和创造力。 无论应用何种教学手段不能违背的几条原则是： 1 有利于激发学生思维的积极性。 2 保持思维的连续性和完整性。 3 要直接有利于教学目的。 4 。有利于减轻学生的学习负担 “专题学习系统”组织的学习过程具有完整性 “专题学习系统 使课堂教学过程起于以前的探究性课题止于新探究课 第一章绪论 题的提出。 这样，探究性学习不是简单的作为课程进入我们的教学中，而是和教学过程 紧密的结合在一起。 “专题学习系统”可以渗透到课堂的每一个环节，改变传统的教学模式， 在课堂教学中激发学生的积极性。 新知识教学、模拟实验、知识总结、知识测试、知识拓展。转变传统教学模 式为构建主义教学模式和答疑式教学模式。学生在教师指导下，创建情景自主学 习、协作学习过程。教师成为学生学习的促进者、组织者和指导者。在研究过程 中主动地获取知识、应用知识、解决问题。注重学习的过程和学生的实践与体验。 “专题学习系统”在课外探究课题中保持了课堂教学的思维连续性和知 识的完整性。如果能围绕着知识的教学，以系统的科学原理和基础知识为主线， 其知识体系就能够系统化，并且形成规范完整的过程，从立题与团队组建、资料 搜集、交流、到总结及成果展示。发掘问题、设计问题、讨论问题、解决问题四 个环节既可以在课堂过程也可以在专题网站上课外进行。 “专题学习系统 还实现了跨学科的关联，实现教学内容知识体系的完 整性。 1 3 电子商务网站设计学习系统的概述 i n t e m e t 上的电子商务可以分为三个方面：信息服务、交易和支付。主要内 容包括：电子商情广告；电子选购和交易、电子交易凭证的交换；电子支付与结 算以及售后的网上服务等。主要交易类型有企业与个人的交易( bt oc 方式) 和企 业之间的交易( bt ob 方式) 两种。参与电子商务的实体有四类：顾客( 个人消费者 或企业集团) 、商户( 包括销售商、制造商、储运商) 、银行( 包括发卡行、收单行) 及认证中心。 电子商务可以通过多种电子通讯方式来完成。简单的，比如你通过打电话或 发传真的方式来与客户进行商贸活动，似乎也可以称作为电子商务；但是，现在 人们所探讨的电子商务主要是以e d i ( 电子数据交换) 和i n t e m e t 来完成的。尤 其是随着i n t e m e t 技术的日益成熟，电子商务真正的发展将是建立在i n t e m e t 技 术上的。所以也有人把电子商务简称为i c ( i n t e m e tc o m m e r c e ) 。 要实现完整的电子商务还会涉及到很多方面，除了买家、卖家外，还要有银 行或金融机构、政府机构、认证机构、配送中心等机构的加入才行。由于参与电 子商务中的各方在物理上是互不谋面的，因此整个电子商务过程并不是物理世界 商务活动的翻版，网上银行、在线电子支付等条件和数据加密、电子签名等技术 第一章绪论 在电子商务中发挥着重要的不可或缺的作用。 电子商务网站是以商务活动为中心进行的，而网站的盈利一般通过网站的会 员制收费进行，网站的盈利点是网站根据网站的商务活动内容确定的，所以网站 的基本架构设计既要以商务活动的业务内容、流程、相关规则为基础，又要兼顾 电子商务网站的收费体系。 因此，设计电子商务网站的过程是很复杂的，所用到的技术也是较多的，本 学习系统根据设计电子商务网站所涉及的知识点详细讲解，并对重点知识点安排 了大量的练习与丰富的实验。 1 4 本文的组织结构 第一章主要介绍了课题的研究背景与意义，以及学习系统的形式与作用和电 子商务网站设计学习系统所研究的工作。 第二章综述了电子商务中信息安全的理论依据和相关技术，以及虚拟实验系 统和考试系统的设计的关键技术。 第三章对虚拟实验系统的设计原则进行了详细的说明，并完成对实验系统的 设计与实现。 第四章介绍了考试系统中试卷生成使用遗传算法进行自适应组卷，以及遗传 算法的数学模型的建立和具体的实现步骤，并分析了实验结果和实验数据。 第五章实现了对电子商务网站设计的学习系统的总体设计，对相关的实现技 术进行了说明，并展示了些窗口界面。 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 2 1 电子商务中信息安全算法 公钥加密法一r s a 实现公钥有多种方法和算法。大多数都是基于求解难题。也就是说，是很难 解决的问题。人们往往把大多数字的因子分解或找出一个数的对数之类的问题作 为公钥系统的基础，但是，有时候并不能证明这些问题就真的是不可解。这些问 题只是看上去是不可解的，因为经历了多年后仍未能找到一个简单的解决办法。 一旦找到了一个解决办法，那么基于这个问题的加密算法就不再安全或有用了。 最常见的公钥加密法之一是r s a 。它是基于指数加密概念的。指数加密就是 使用乘法来生成密钥。其过程是首先将明文字符转换成数字，即将明文字符的 a s c i i 二进制表示转换成相等的整数n 1 。 r s a 密码的关键之处在于将大数分解成为素数乘积是很困难的。 加密和解密的描述：有两个密钥e 和d ，非秘密的附加信息由一个大的整数 n 组成。明文x 首先被编码为正整数，要求x n 。加密步骤为： 其中z n 表示z 模n 的余数。就生成了密文y ，它也是一个正整数，范围 为：0 y n 。 解密步骤为： r s a 的安全性依赖于大数分解。公钥和私钥都是两个大素数( 大于1 0 0 个 十进制位) 的函数。但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明，因为没 有证明破解r s a 就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法， 那它肯定可以修改成为大数分解算法。目前，r s a 的一些变种算法已被证明等 价于大数分解。不管怎样，分解n 是最显然的攻击方法。现在，人们已能分解多 个十进制位的大素数。因此，模数n 必须选大一些，因具体适用情况而定。据 猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积。 r s a 是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在已近二十年，经历了各 种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。r s a 的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破译r s a 的难度与大 数分解难度等价。即r s a 的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何。 r s a 的缺点主要有：a ) 产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 做到一次一密。b ) 分组长度太大，为保证安全性，n 至少也要6 0 0b i t s 以上，使 运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级；且随着大数分 解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化。 2 2 电子商务中的信息安全技术 2 2 1 数字签名 所谓数字签名就是附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所作的密 码变换。这种数据或变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元的来源和数据 单元的完整性并保护数据，防止被人( 例如接收者) 进行伪造。它是对电子形式的 消息进行签名的一种方法，一个签名消息能在一个通信网络中传输。基于公钥密 码体制和私钥密码体制都可以获得数字签名，目前主要是基于公钥密码体制的数 字签名。包括普通数字签名和特殊数字签名。普通数字签名算法有r s a 、e i g a m a l 、 f i a t s h a m i r 、g u i l l o u q u i s q u a r t e r 、s c h n o r r 、o n g s c h n o r r s h a m i r 数字签名算法、 d e s d s a ，椭圆曲线数字签名算法和有限自动机数字签名算法等。特殊数字签名 有盲签名、代理签名、群签名、不可否认签名、公平盲签名、门限签名、具有消 息恢复功能的签名等，它与具体应用环境密切相关昭1 。 数字签名是在公钥加密系统的基础上建立起来的，数字签名的产生涉及的运 算方式是为人们所知的散列函数功能，也称“哈希函数功能”( h a s hf u n c t i o n ) 。 哈希函数功能其实是一种数学计算过程。这一计算过程建立在一种以“哈希函数 值 或“哈希函数结果形式创建信息的数字表达式或压缩形式( 通常被称作“信 息摘要”或“信息标识”) 的计算方法之上。在安全的哈希函数功能( 有时被称作 单向哈希函数功能) 情形下，要想从已知的哈希函数结果中推导出原信息来，实 际上是不可能的。因而，哈希函数功能可以使软件在更少且可预见的数据量上运 作生成数字签名，却可保持与原信息内容之间的高度相关，且有效保证信息在经 数字签署后并未做任何修改。 数字签名是只有信息的发送者才能产生的，别人无法伪造的一段数字串，它 同时也是对发送者发送的信息的真实性的一个证明。签署一个文件或其他任何信 息时，签名者首先须准确界定要签署内容的范围。然后，签名者软件中的哈希函 数功能将计算出被签署信息唯一的哈希函数结果值( 为实用目的) 。最后使用签名 者的私人密码将哈希函数结果值转化为数字签名。得到的数字签名对于被签署的 信息和用以创建数字签名的私人密码而言都是独一无二的。 一个数字签名( 对一个信息的哈希函数结果的数字签署) 被附在信息之后，并 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 随同信息一起被储存和传送。然而，只要能够保持与相应信息之间的可靠联系， 它也可以作为单独的数据单位被存储和传送。由于数字签名对它所签署的信息而 言是独一无二的，因此，假如它与信息永久地失去联系则变得毫无意义。 在书面文件上签名是确认文件的一种手段，数字签名同传统的手写签名相比 有许多特点。 首先，数字签名中的签名同信息是分开的，需要一种方法将签名与信息联系 在一起，而在传统的手写签名中，签名与所签署之信息是一个整体；其次，在签 名验证的方法上，数字签名利用一种公开的方法对签名进行验证，任何人都可以 对之进行检验。而传统的手写签名的验证，是由经验丰富的接收者，通过同预留 的签名样本相比较而做出判断的；最后，在数字签名中，有效签名的复制同样是 有效的签名，而在传统的手写签名中，签名的复制是无效的。 数字签名可以同时具有两个作用：确认数据的来源，以及保证数据在发送的 过程中未作任何修改或变动。但是，二者的一个主要区别在于，数字签名必须能 够保证以下特点，即发送者事后不能抵赖对报文的签名。由此，信息的接收者可 以通过数字签名，使第三方确信签名人的身份及发出信息的事实。当双方就信息 发出与否及其内容出现争论时，数字签名就可成为一个有力的证据。一般来说因 信息篡改而受影响较大的是接收方。因此，接收方最好使用与信息发送方不同的 数字签名，以示区别，这是整体性检测值所不具有的功能。 采用数字签名和加密技术相结合的方法，可以很好地解决信息传输过程中的 完整性、身份认证以及防抵赖性等问题。 ( 1 ) 完整性。因为它提供了一项用以确认电子文件完整性的技术和方法，以 此来认定该文件为未经更改过的原件。 ( 2 ) 可验证性。可以确认电子文件之来源。由于发件人以私钥产生的电子签 章唯有与发件人的私钥对应的公钥方能解密，故可确认文件之来源。 ( 3 ) 不可否认性。由于只有发文者拥有私钥，所以其无法否认该电子文件非 由其所发送。 2 2 2m d 5 m d 5 的全称是m e s s a g e d i g e s ta l g o r i t h m5 ，在9 0 年代初由m i t 的计算机科 学实验室和r s ad a t as e c u r i t yi n c 发明，经m d 2 、m d 3 和m d 4 发展而来口1 。 m e s s a g e d i g e s t 泛指字节串( m e s s a g e ) 的h a s h 变换，就是把一个任意长度的 字节串变换成一定长的大整数。 m d 5 将任意长度的“字节串”变换成一个1 2 8 b i t 的大整数，并且它是一个 不可逆的字符串变换算法，换句话说就是，即使看到了源程序和算法描述，也无 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 法将一个m d 5 的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符 串有无穷多个，这有点像不存在反函数的数学函数。 m d 5 的典型应用是对一段m e s s a g e ( 字节串) 产生f i n g e r p r i n t ( 指纹) ，以防止被 “篡改。举个例子，你将一段话写在一个叫r e a d m e t x t 文件中，并对这个 r e a d m e t x t 产生个m d 5 的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别 人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算m d 5 时就会发现。如 果再有一个第三方的认证机构，用m d 5 还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是 数字签名的应用。 m d 5 还广泛用于加密和解密技术上，在很多操作系统中，用户的密码是以 m d 5 值( 或类似的其它算法) 的方式保存的，用户l o g i n 的时候，系统是把用 户输入的密码计算成m d 5 值，然后再去和系统中保存的m d 5 值进行比较，而 系统并不“知道”用户的密码是什么。 m d 5 算法说明 1 补位 2 补数据长度 3 初始化m d 5 参数 4 处理位操作函数 5 主要变换过程 6 输出结果 补位： m d 5 算法先对输入的数据进行补位，使得数据位长度l e n 对51 2 求余的结 果是4 4 8 。即数据扩展至k * 5 1 2 + 4 4 8 位。即k 6 4 + 5 6 个字节，k 为整数。具体 补位操作：补一个1 ，然后补0 至满足上述要求。 补数据长度： 用一个6 4 位的数字表示数据的原始长度b ，把b 用两个3 2 位数表示。这时， 数据就被填补成长度为51 2 位的倍数。 初始化m d 5 参数： 四个3 2 位整数( a ，b ，c ，d ) 用来计算信息摘要，初始化使用的是十六进制表 示的数字 a = 0 x 0l2 3 4 5 6 7 b = 0 x 8 9 a b c d e f c - 0 x f e d c b a 9 8 d = 0 x 7 6 5 4 3 2l0 处理位操作函数： 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 x ，y ，z 为3 2 位整数。 f ( x ，y ，z ) = x & y i n o t ( x ) & z g ( x ，y z ) = x & z l y ? ( z ) h ( x ，y z ) = xx o r y x o r z i ( x ，y ，z ) = yx o r ( x l n o t ( z ) ) 主要变换过程： 使用常数组t 1 6 4 】，t 【i 】为3 2 位整数用1 6 进制表示，数据用1 6 个3 2 位的整数数组m 【】表示。 2 2 3s h a s h a ( s e c u r eh a s ha l g o r i t h m ，译作安全散列算法) 是美国国家安全局( n s a ) 设计，美国国家标准与技术研究院州i s t ) 发布的一系列密码散列函数。正式名 称为s h a 的家族第一个成员发布于1 9 9 3 年。然而现在的人们给它取了一个非 正式的名称s h a 0 以避免与它的后继者混淆。两年之后，s h a 1 ，第一个s h a 的后继者发布了。另外还有四种变体，曾经发布以提升输出的范围和变更一些细 微设计：s h a 2 2 4 ，s h a 一2 5 6 ，s h a 3 8 4 和s h a 5 1 2 ( 这些有时候也被称做 s h a - 2 1 。 这个算法是在m d 4 之后建立的模型，因此它也有一些自己的特点。它接受 任何程度的输入消息，并生成1 6 0 位的消息摘要。与m d 5 相似，这个算法操作 划分为3 2 位字的5 1 2 位长度的块。 s h a 是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日 益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思 想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段( 通常更小) 密文， 也可以简单的理解为取一串输入码( 称为预映射或信息) ，并把它们转化为长度 较短、位数固定的输出序列即散列值( 也称为信息摘要或信息认证代码) 的过程。 散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要 ，所以对散列值的数字 签名就可以视为对此明文的数字签名。 2 2 4m d 5 与s h a 1 的比较 随着信息技术和i n t e m e t 的迅速发展，信息安全和可靠性问题越来越重要。 现在信息安全面l 隘两大基本攻击：被动式攻击( 获取消息的内容、业务流分析) 和主动攻击( 假冒、消息的篡改、业务拒绝) 。前者主要靠加密和解密技术进行 有效处理，而后者就要靠消息认证来处理。在金融交易、电子商务、电子信件、 手机用户信息的确认等领域，数据完整性确认和数据来源的真伪鉴定都是很重要 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 的安全服务。实现这些安全服务的最好方法就是使用加密函数中的单项散列 ( h a s h ) 函数。单项散列( h a s h ) 函数是一种单项密码体制，它是一个从明文到 密文的不可逆函数，也就是说，是无法解密的。通常应用在只需要加密、不需要 解密的特殊应用场合。单项散列( h a s h ) 函数h ( m ) 作用于一任意长度的消息m ， 它返回一固定长度的散列值h ：h = h ( m ) 作为初始消息的独一无二的“数字指纹 ， 从而能保证数据的完整性和惟一性。 由于m d 5 与s h a 1 均是从m d 4 发展而来，它们的结构和强度等特性有很 多相似之处，表2 - 1 是对m d 5 与s h a 1 的结构比较。s h a 1 与m d 5 的最大区 别在于其摘要比m d 5 摘要长3 2 比特。对于强行攻击，产生任何一个报文使之 摘要等于给定报文摘要的难度：m d 5 是2 眩8 数量级的操作，s h a 1 是2 旧数 量级的操作。产生具有相同摘要的两个报文的难度：m d 5 是2 “是数量级的操 作，s h a 1 是2 踟数量级的操作。因而，s h a 1 对强行攻击的强度更大。但由 于s h a 1 的循环步骤比m d 5 多( 8 0 ：6 4 ) 且要处理的缓存大( 1 6 0 比特：1 2 8 比 特) ，s h a 1 的运行速度比m d 5 慢。 表2 1m d 5 与s h a 1 比较表 m d 5s h a 1 分组长度5 1 2 比特5 1 2 比特 摘要长度1 2 8 比特1 6 0 比特 循环步骤6 48 0 报文最大长度无穷大 基本逻辑函数 44 结构形式l i t t l e e n d i a n b i g e n d i a n m d 5 和s h a 1 是单项散列函数的典型代表，它们广泛地应用在信息安全 和数字签名等各个领域。从而有效地抗击了信息的主动式攻击，根据信息安全的 要求的不同层次可以灵活选择这两种算法从而达到实际目的。 2 3 学习系统中虚拟实验系统的关键技术 该实验系统以j a v aa p p l e t l 拘l 形式实现客户端，使用j a v ar m l 远程调用机制实 现了客户端和服务器方的通信，采用j a v a b e a n 的形式实现虚拟设备，以组件的形 式开发实验库。系统采用n s 2 作为服务器方模拟器，客户端采用n a m 作为可视化 工具，既充分利用t n s 2 多协议模拟器的强大功能，又省去了普通学生难于学习 使用n s 2 模拟器的缺点。系统为用户学习电子商务网站的设计提供了良好的实验 第二章电子商务网站设计学习系统的理论基础与详细技术 平台引。 2 4 学习系统中考试系统的设计算法 计算机在c b e ( c o m p u t e rb a s e de d u c a t i o n ，简称c b e ) 中发挥重要作用的一个 方向就是研制智能试题库，具体说就是如何利用现代教育理论和计算机技术，从 题库中自动选题生成满足教学和教师要求的各类试题。2 0 世纪6 0 年代末，美国 m i c h i g a n 大学的j h h o l l a n d 提出并创立了遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m ，简称 g a ) ，后来遗传算法被应用于自动组题，成为现今比较有效的算法之一。遗传算 法的关键在于构建其适应度函数，通过对其染色体群体的适应度值的选择淘汰， 从而寻找问题的较优解。构建适应度函数的基础在于正确选择该函数的变量以及 确定变量与函数值之间的函数关系，只有在正确的变量选择的前提下才能构建合 理的数学模型，从而保证整个组题算法的性能。 遗传算法是一种以自然选择和遗传理论为基础，将生物进化过程中适者生存 规则与种群内部染色体的随机信息交换机制相结合的优化搜索算法。 第三章虚拟实验系统的设计与实现 第三章虚拟实验系统的设计与实现 3 1 虚拟实验系统概述 虚拟实验技术是用计算机软件代替传统仪器的硬件功能，虚拟各实验设备和 实验器件的功能，实现在这些虚拟的“实验设备 和“实验器件”之间的信号传 递，且创建出一个可视化的实验操作环境，其中每一个可视化仿真物体代表一种 实验设备，通过操作这些虚拟的实验设备，进行各种实验，达到与真实实验环境 相一致的教学要求和目的。它是虚拟仿真技术、计算机技术、网络技术与专业理 论知识多方面结合的结晶。虚拟实验有以下主要的优点：1 克服实验时间与空间 上的限制。学生可在任何有网络终端的地方，利用网络实验平台，进行各项实验。 2 丰富实验内容、突破实验禁区，促进学生创新意识和创新能力的培养。学生可 在网络环境下开展综合性实验和创新型实验，彻底摆脱原有设备条件的约束，在 更深、更广的知识领域内探索。3 减少消耗、节省经费。学生开展设计性、综合 性等实验时，可先在网络上进行模拟实验得到最佳方案，再进行实物实验，极大 地提高实验的成功率；而且对一些复杂的实验项目或有一定危险性的实验项目， 可由虚拟实验来完成。虚拟实验系统设计由于采用面向对象独特的编程思想，使 其能自然、准确地模拟现实世界的各种复杂问题晦1 。 3 2 虚拟设备和虚拟实验 3 2 1 虚拟设备 虚拟设备就是利用现有的计算机配上相应的硬件和专用软件，形成既有普通 设备的基本功能，又有一般设备所没有的特殊功能的高档低价的新型设备。这种 技术实质上是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统设备的功能。其特点 在于：( 1 ) 将信号的分析、显示、保存、打印和其他管理集中交由计算机处理；( 2 ) 强调“软件就是设备”的新概念；( 3 ) 设备由用户自己定义，系统的功能、规模 等均可通过软件修改，可方便地同外设、网络及其他应用连接；( 4 ) 用户可以将 设备的设计、使用和管理统一到虚拟设备标准；( 5 ) 在同一台微机上可以虚拟出 数十种设备来，节省办学资金，提高设备使用率。 第三章虚拟实验系统的设计与实现 3 2 2 虚拟实验 虚拟实验就是利用鼠标的点击、拖动，将微机上虚拟的各种设备，按实验要 求、过程组装成一个完整的实验系统，同时在这个系统上完成整个实验，包括原 材料的添加、实验条件的改变、数据采集以及实验结果的模拟、分析。 如果利用先进的通信技术、网络技术，将虚拟实验放在网络上，在w e b 中创 建一个学生可以进行虚拟的实验，这样就解决了远程教学中的实验教学问题。同 时，在网上同一个实验可以由不同地点不同机器上的多个人来共同完成哺，。 3 3 虚拟实验系统的设计原则 进行虚拟实验教学系统建设应采用以下原则： 1 开放性 由于基于互联网，任何学生只要在接入互联网的任一终端上便能使用虚拟实 验系统。学生可方便地在网上进行任一专业、任一课程的实验学习，并及时获取 与实验教学及管理有关的各种信息。 2 交互性 学生可以通过做虚拟实验来提高实际操作技能，并且虚拟实验可以给出交互 信息，对学生的操作实时做出反馈。网上交流和答疑也是一种交互手段。 3 易于维护 虚拟实验教学系统为每个实验室提供一个维护自己的实验内容、实验管理、 发布信息的界面。教学软件中通过w e b 发布的信息可以由实验室进行远程维护。 在软件设计上要采用跨平台的组件原则，以便于维护和管理。图像、声音、动画 等采用标准格式，网络应用程序必须采用跨平台设计方案，这样才能保证虚拟实 验教学系统的不断发展和完善。 4 安全性与可靠性 系统运行一定要安全可靠。要求全天候工作，学生在任何时候均可登录上网。 学生、实验室教师、教务处、实验室管理部门等各有自己的权利。网络管理员定 期对网络进行维护，对重要数据进行备份。 5 以实为本，虚实结合 虚拟实验是实验教学的辅助手段，决不能取代实际实验操作。对于校内学生 的实验，学生可以在网上进行学习，实际操作中教师负责现场巡视答疑，学生遇 到问题也可以即时到网上询问或由教师指导。对于远程学习的学生，除了在固定 的时间对他们提供网上答疑，还要定期到实验室进行实践操作n 1 。 第三章虚拟实验系统的设计与实现 3 4 虚拟实验系统的设计与实现 使用基于n s 2 模拟罄的计算机网络虚拟实验系统的设计模型和实现方法。该 实验系统以j a v a a p pe t 实现客户端。使用n s 2 多协议模拟器作为服务器的后台计 算平台，n a m 作为客户端的可视化工具，通过j a v a r m i 远程调用机制实现了客户 端的远程调用。该系统客户端以j a v aa p p l e t 实现，具有j a y a 语言的平台独立性和 安全性，以j a v ab e a n 实现虚拟实验设备；咀组件的形式开发实验库，易于扩充实 验库。提高了开发效率，实现了软件重用。服务器端以n s 2 作为后台平台，提供 了强大的模拟仿真能力。该系统基于w c b 环境在用户和n s 2 网络模拟器之间提供 了实验室平台既使用户省去难以学习n s 2 的困难，又可以让用户利用n s 2 模拟 器强大的系统仿真能力进行网络模拟试验。1 。 电子商务网站的设计中，w e b 服务器的设置和信息安全等实验是很重要的。 因此，在本虚拟实验系统中这两方面的实验是重点内容。 首先，w e b 服务器实验中选用l i n u x 作为网络操作系统，其中使用a p a c h e 作 为网页发布程序，实验中学生在客户端模拟配置a 口a c h e 服务器。设计中以j a v a b e a n 实现虚拟实验环境“。实验配置截面如图3 - 1 所示： ! 鲤整塑墼壁塑查匿垡塑蔓璺蔓奠曼蔓曼皇曼曼曼蔓曼复蔓曼曼曼冀壹蔓蔓皇盛= io z “* r d6 幽m * 4o dz 口m i h n 曰由。日凸勺p 耳而o 旦曰 i h】m _ _ _“m * h * h p - i ! 一 b “t i _ _ w “”m “n n j ；k u r e b u jr h 】，h 【1 0 d h u 1 p * 【kn l tn kmw h ic hm n 】l d o 。 “db ) 、 # 】1 1 i 】n c a l _ o “t n h rw i lh 【l j p i f l “d d l # 1 】lt h uo 【l m b c rv f o 】m p i ( ( cv n d n mi t t u n u t 舭，t r t + ， ik t u 【v ew l r l l 1 0 il ”d 】u l r ，1c _ r o t l ”r cc u ”x + n 】1 1 a _ 】 ! 。q ”1i m ”* l l o1 。”1 “。 k ”p a l i v et ，0 。j i “j ! “ # h a t k r e i 、r r r u u c = t e1 h n 【m u m b t f j rr p u u e “】k l u 一 9 8 固 景纂b 舞差量杰o r 2 * 1 1 | 图3 - 1l i n u x 系统中a p a c h e 服务的虚拟配置界面 第三章虚拟实验系统的设计与实现 其次，在信息安全实验中使用m d 5 作为数据加密手段。例如，在进行网站 登录中，对用户名和密码进行加密操作，实验中学生输入明文数据点击转换按钮 可咀看到被存人数据库中的经过m d 5 加密后的密文数据的形式，把密文存入数 据库中：同样也可以进行相逆的解密过程。如图3 - 2 所示r a 一“f 6 v ；三 1 ； ， = j j，1一。 n 辄二 ”j l s ，b f f 一 m d 3 & 女1 * ， m d 5 加密虚拟实验界面 加密后密文结果如图3 - 3 所示： 图3 - 3m d 5 加密结果艘拟实验界面 藤嚣 嘉一 第三章虚拟实验系统的设计与实现 加密过程代码： 要加密的明文字符串 d i ms t r p l a i n t e x ta ss t r i n g = ”e n c r y p tm e ! ” 用于存放明文字符串的数组 d i mh a s h e d d a t a b y t e sa sb y t e0 d i me n c o d e ra sn e w u t f 8 e n c o d i n g0 建立m d 5 c r y p t o s e r v i c e 实例 d i mm d 5 h a s h e ra sn e w m d 5 c r y p t o s e r v i c e p r o v i d e r ( ) 加密运算 h a s h e d d a t a b y t e s = m d