（交通信息工程及控制专业论文）三层BS模式在船员远程培训系统中的研究与应用.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着i n t e r n e t 在全球的迅猛发展，以计算机技术为龙头的高新产业为我 们带来了信息时代和网络时代，为社会的发展与进步带来了无限生机和动 力，同时也带来了新一轮的教育和培训模式。随着信息时代的到来，人类知 识更新的周期越来越短，如何使教学、培训能满足不同地点和不同学习时间 人们的需要，已开始引起社会的关注。传统的面对面教育和培训方式已经显 示出它的不足之处，在这种情况下，现代远程教育和远程培训应运而生。 我国是一个航运大国，同时又是i m o 的a 类理事国之一，在船员教育 与培训方面有一定的经验和较好的基础。但由于船员工作时间的不确定性， 导致学习时间的特殊性。船员的工作性质是：流动性大、所在地理位置变化 大、工作时间和学习时间不能同步，这些因素势必会对我国船员教育与培训 全面走向国际化和全球化产生不利影响。 依据s t c w 7 8 9 5 国际公约对船员教育与培训的最低要求，根据目前我 国船员培训和学习的现状，结合现在的网络教育技术，应用网络通信和面向 对象编程的技术，本论文开发出一种具有灵活性、实时性以及开放性等特点 的船员远程培训系统( s d t s ) ，为船员的学习和培训i 提供一个初步的网络平 台，也为以后更加深入的研究打下基础。本论文主要工作及成果如下： 1 论文首先在对三层b s 模式的体系结构进行详细分析研究的基础上， 提出了用三层b s 模式对船员远程培训l 系统的总体框架进行构建。把系统的 几个主要模块放在服务器端，课件资源、学员和教师等重要的信息资料放在 了数据库服务器端，从而保证了系统运行的安全性和稳定性。 2 数据库是系统的重要组成部分之一，论文结合船员自身的特点，对 系统数据库的需求分析、概念模型设计和逻辑结构设计进行了深入的研究， 并利用m i c r o s o f t a c c e s s 数据库开发工具完成了系统数掘库的开发工作。 3 采用j a v a s o c k e t 技术实现客户端和应用服务器端的通信，在与数据 库服务器的连接当中，采用j d b c o d b c 桥技术实现与后端数据库的连接。 4 在对系统的需求分析和系统功能模块的划分研究之后，通过应用 j a v a 、j a v a b e a n s 和j s p 等计算机语言对各个模块进行编程，具体实现每个 模块的功能，因此模块具有跨平台性。最后结合h t m l 语言把各个模块镶 嵌到培训系统的主页当中。 关键词：b s 模式，j a 、，a ，服务器，船员培训系统 武汉理工大学硕士学位论文 a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e ti nt h ew o r l d ，t h eh i g h - t e c hi n d u s t r y ， t y p i c a l l y ，t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y ，b r i n g su sw i t ht h ei n f o r m a t i o na n dn e t w o r k a g e ，w h i c hm a k et h es o c i e t ym o r ea n dm o r ed y n a m i c a tt h es a m et i m e ，n e w e d u c a t i o na n dt r a i n i n gn m d e sh a v eb e e ni n t r o d u c e d t h ec o m i n go fi n f o r m a t i o n a g em a k e st h ec y c l eo fk n o w l e d g eu p d a t eb e c o m es h o r t e ra n ds h o r t e r ，a n dh o w t oa d a p tt h ee d u c a t i o na n dt r a i n i n gt ot h en e e do fd i f f e r e n tp e o p l eh a sa t t r a c t e d t h ea t t e n t i o no ft h es o c i e t y u n d e rt h i ss i t u a t i o n ，t h et r a d i t i o n a lf a c e t o f a c e e d u c a t i o na n dt r a i n i n gm o d eh a sa l r e a d ys h o w ni t ss h o r t c o m i n g ，a n dm o d e r n d i s t a n c ee d u c a t i o na n dt r a i n i n gh a se m e r g e da st h et i m e sr e q u i r e o u rc o u n t r y ，a so n eo fg r o u pam e m b e r ss t a t e so fi m oc o u n c i l ，i sab i g c o u n t r yi nt h es h i p p i n gi n d u s t r y ，a n da l s oi th a sc e r t a i ne x p e r i e n c ea n dw e l l f o u n d a t i o ni nt h em a r i t i m ee d u c a t i o na n dt r a i n i n g b u ts p a c ea n dt i m e c o n s t r a i n t so ft h es e a f a r e rr e s u l t si nt h es p e c i a l i t yo ft h e i rt i m ef o rs t u d y t h e r e a r es o m ec h a r a c t e r i s t i c sf o rs e a f a r e r ，s u c ha st h ef r e q u e n tm o b i l i t y ，t h eq u i c k c h a n g eo fg e o g r a p h i cp o s i t i o n ，t h et i m ef o rs t u d ya n dw o r kc a n n o ts y n c h r o n i z e d ， a l lt h e s ef a c t o r sw i l l a f f e c to u rs e a f a r e r se d u c a t i o na n dt r a i n i n gt ob ea ta n i n t e r n a t i o n a la n dg l o b a ls t a n d a r d b a s e do nt h el o w e s tr e q u i r e m e n t so ft h es t c w 7 8 9 5c o n v e n t i o nf o rt h e ： e d u c a t i o na n dt r a i n i n go fs e a f a r e ra n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o ni nourc o u n t r y ， c o m b i n e dw i t ht h er e l a t i v e l ym a t u r en e t w o r kt e c h n o l o g yo fe d u c a t i o n ，t h i s d i s s e r t a t i o nd e v e l o p e das y s t e mn a m e ds d t s ，w h i c hh a s t h ea d v a n t a g e so f f l e x i b i l i t y ，s i m u l t a n e i t ya n dp u b l i c i t y t h i ss y s t e mc anp r o v i d eap r e l i m i n a r y n e t w o r kf l a tf o rt h et r a i n i n ga n dl e a r n i n go fs e a f a r e r ，a n da l s ol a yab a s ef o r m o r ed e e p l yr e s e a r c hi nt h ef u t u r e t h em a j o rw o r ka n da c h i e v e m e n to ft h i s t h e s i scanb ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： 1 b a s eo nt h ed e t a i l e dr e s e a r c ho ft h es t r u c t u r eo ft h r e e t i e rb s ，f i r s t l y , t h e d i s s e r t a t i o nb r i n g sf o r w a r dt oc o n s t r u c tt h eg e n e r a lf l a m eo fs d t sw i t ht h eb s m o d e s o m eo fm a j o rs y s t e m a t i cm o d u l e si nt h es e r v i c et e r m i n a l ，a n dt h e c o u r s e w a r er e s o u r c e k e yi n f o r m a t i o no ft e a c h e r sa n ds t u d e n t sa r es t o r e di nt h e 武汉理l 人学硕士学位论文 s e r v i c et e r m i n a lo fd a t a b a s e ，w h i c hcang u a r a n t e et h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo f t h es y s t e m 2 d a t a b a s ei soneo ft h em o s ti m p o r t a n tc o m p o n e n t si nt h es d t ss y s t e m c o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es e a f a r e r ，t h ed i s s e r t a t i o nt h o r o u g h l y r e s e a r c ho nt h ed e m a n da n a l y z e s ，t h ec o n c e p tm o d e ld e s i g na n dt h el o g i c a l s t r u c t u r ed e s i g n i na d d i t i o n ，t h ea c c e s st e c h n o l o g yw a si n t r o d u c e dt of u l f i l lt h e t a s ko fd a t a b a s ed e v e l o p m e n t 3 t h es d t ss y s t e mi n t r o d u c e sj a v a s o c k e tt e c h n o l o g yt or e a l i z e c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc l i e n tt e r m i u a la n ds e r v e rt e r m i n a l ，a n da d o p t s j d b c - - o d b cb r i d g et e c h n o l o g yt oc o n n e c tt h ed a t a b a s es e r v e rw i t hb a c k e n d d a t a b a s e 4 a f t e rr e s e a r c h i n gt h ea n a l y s i so fd e m a n da n dt h ec o m p a r t m e n to f f u n c t i o n a lm o d u l e ，t h es d t ss y s t e ma d o p t ss o m ec o m p u t e rl a n g u a g e s ，s u c ha s j a v a ，j a v a b e a n sa n dj s p , t or e a l i z et h ef u n c t i o no fe v e r ym a j o rm o d u l e ，s ot h o s e m o d u l e sh a v et h ec h a r a c t e r i s t i c so fp l a t f o r mi n d e p e n d e n c e f i n a l l y ，e v e r y m o d u l ew a se m b e d d e di n t ot h ew e bp a g e so ft h es d t ss y s t e mb yu s i n gt h e h t m ll a n g u a g e k e yw o r d s ：b sm o d e ，j a v a ，s e r v e r ，t h es e a f a r e rt r a i n i n gs y s t e m i h 武汉理1 2 人学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 1 1 1 信息化教育与远程教育现状1 】【2 】【3 1 1 4 1 计算机技术和网络技术带给现代社会的改革是划时代的，超容量的信息 共享和快速的数字计算使得许多传统的社会服务工作改变了原有的模式，大 大提高了社会的工作效率和学习效率。远程教育就是其中一个重要的方面。 远程教育是学生与教师或者学生与所学知识平台在不同的地方而言，包 括远程学习、远程指导、远程实验等各种不同类型的教学方式。在传统的远 程教育中，教师和学生、学生和学生之间的通信一直是制约其发展的一个瓶 颈。现代远程教育则是建立在计算机、网络、卫星、多媒体等信息技术基础 上的新型教育模式。 自8 0 年代以来，发达国家 分重视教育信息化工作，都把教育信息化 作为推动教育发展的重要内容，并采取了有力的措施，加快教育信息化的发 展，世界上几乎所有的发达国家相继建成了国家级的教育网络，根据最新调 查，美国已有4 4 的高等学校向社会提供各类远程教育，有1 6 3 万远程教育 注册学生，其中1 3 4 力是攻读学历和学位课程的。 日本、新加坡、英国、德国等各国政府都非常重视教育信息化工作，我 国香港、台湾等地区也采取各种措施予以推进，都建立了以大学为主的计算 机网络，各学校的网络建设各不相同，他们享有充分的自主权。 我国教育部从1 9 9 9 年开始到目前已批准4 5 所大学进行远程教育的试 点，到2 0 0 1 年3 月底初步统计，这些学校已深入到3 1 个省、市、自治区， 开设了5 1 个专业、就读学生2 0 多万，逐步形成多层次、多类型的终身教育 体系。基础设施的建设，推动了应用的丌展，推动了教育资源的建设。目前 己建成哲学、经济、农业、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医 学、管理学等学科数据库1 8 0 多个、2 1 1 学科镜像点1 4 0 多个、国外主要大 学镜像点1 0 0 多个，开发和建设了公共服务体系中国高等教育文献保障系 统。 应该指出，远程教育与传统教育两者都各有自己的优点，在许多方面， 武汉i t n _ ；i 大学硕士学位论文 计算机和网络不能代替教师和现场设备的教学，应该发挥两者各自的优势、 相互结合，使受教育者能够更快、更好地掌握好各类知识，提高整个社会的 教育效率和教育质量。 1 1 2 目前我国船员的主要培训模式5 1 6 】【7 我国船员有以下四种主要培训模式： 第一、依托航海院校，开展船员上岗前的系统教育与培训。 目前，我国国际航运企业的高级船员主要来自航海院校的毕业生，他们 在航海院校系统地接受了航海教育与培训，这为他们以后的工作奠定了扎实 的基础。也可以说，这决定了他们在实际工作中的业务表现。从我国目前情 况来看，承担航海教育与培训的院校主要是本科和高职( 专科) 层次的院校， 中专学校的发展前景是不乐观的。根据对中远集团高级船员的统计( 2 0 0 1 年) ，有1 6 4 4 的船员毕业于航海类大学本科院校，有2 2 6 5 的船员毕业于 大专或高职院校，有3 2 4 6 的船员毕业于航海类中专学校，另有2 8 4 5 的 船员为中专以下学历。随着航运业的发展，以及配员全球一体化的趋势，培 养高级船员的中专层次的航海教育将被淘汰，船公司必须考虑新招募的船员 所具备的知识水平。 第二、船上培训。 船员有了一定的航海理论和基本操作技能后，船上培训则是一名合格船 员必不可少的实践环节。这一过程可用图1 1 表达： 图1 1 “船上实践”的概念 船员经过学校的系统学习和培训，掌握了一定的知识，也获得了一定的 技能，但不能说他们就已经成为了一名合格的船员，只有他们把在校学到的 东西运用到实际的工作中去，才能检验出他们的适任水平，才能实实在在地 说他们掌握了作为合格船员应掌握的知识和技能。因为自身置于工作环境， 具有现实的感受，这是无法在课堂上或在模拟器上感受到的。另外，船员的 武汉理工大学硕士学位论文 晋升同样需要在船的实习，缺少这一环节，就不可能成为一名合格的船员。 国际上对船员的船上培训十分重视，表现在有一套可行的实习计划和实习记 录簿，并有专人负责监督、评估。相比之下，我国在此方面就显得弱些。 篼三、大型航运企业自己办学，对船员进行在职陆上培训i 。 许多大型航运企业考虑到自己企业的业务发展需求，利用其在生产实践 方面的巨大优势，邀请各航海院校的教师，组成相应的培训班，对在职船员 进行有针对性的专项培训。我国船公司的船员在职陆上培训主要是履约培训 和职务晋升的强制培训l ，再者就是上船前的安全教育，少数船公司搞了一些 i s m 、英语及港口国监督( p s c ) 有关内容的培训。这种培训，企业能够在 自身的文化背景和对本公司船员培训需求比较了解的情况下，针对当前企业 和船员业务发展的需求进行。 第四、外派船员进行培训。 为了培养各类航海人才，增强我国在国际航运劳务市场的竞争能力，早 在1 9 9 2 年，交通部就开始了对外派船员培训的规范与管理。这种方式在培 养高素质、高能力的船员方面有其独特的优势，但是其劣势也是明显的，由 于是外派，所以培训要遵守国际标准公约，对受训船员的起点要求较高，这 显然限制了培训的大规模开展。 1 1 3 目前我国船员培训模式的主要不足之处1 5 1 我国现有的几种主要船员培训模式，都是在传统的教育模式下开展的培 训，它们虽然已经为我国船员的继续教育做出了很大贡献，对大量在职船员 进行了履约培训，大力推动了我国航海事业的发展。但它们在培训时间、培t 训地点以及培训i 的起点等方面，对受训船员都有较高的要求。 航海院校的教育与培训，其劣势在于院校开展培训的规模受校园的限 制，一般规模较小，并且要求受训船员脱产到校学习，在受训时间与受训地 点方面使船公司负担过重，影响了实际生产，同时限制了船员接受培训的积 极性。 对船员进行的在职陆上培训，其劣势在于其受训时间短，且不集中，不 利于学员系统地学习和综合素质的提高，而且其规模受到很大限制，只能作 为应急性、临时性的补充措施，很难扩大到企业之外。 由于传统教育模式自身的特点，决定了它们都不能够很好地整和各自的 培训优势，达到扬长避短的效果。所以，利用这些传统教育模式开展的船员 武汉理工大学硕士学位论文 培训，在规模效益方面，还远远不能够满足我国航海事业蓬勃发展的需要。 1 2 课题研究的目的和意义 1 2 1 课题研究的目的 随着i n t e r n e t 在全球的迅猛发展，以计算机技术为龙头的高新产业为我 们带来了信息时代、网络世界，为社会的发展与进步带来了无限生机和动力， 同时也带来了新一轮的教育和培训模式。远程教育、远程购物与远程办公并 称为信息化社会的三大标志。随着信息时代的到来，人类知识更新的周期越 来越短，如何使教学和培训能满足不同地点和不同学习时间人们的需要，已 开始引起社会的关注，传统的面对面教育培训方式已经显示出它的不足之 处，在这种情况下，现代远程教育和培训应运而生。 航海类专业人才工作的随机性，导致学习时间的特殊性，船员的工作性 质是流动性大，所在地理位置变化大，航行工作时间不同，这样造成一部分 船员有时问来进行学习时而其他船员可能正在船上工作。时间往往不能同步 起来，这样会势必影响正常、有序、具有一定规模的培训活动。 为此，我们要采取新的和更加有效的措施，开发一种能适应当今船员自 身需要的学习和培训模式，培养出一支高素质的船员队伍，特别是培养高级 船员队伍。这样，一方面，能够促进中国自身航海事业的稳定和快速发展， 进一步实现航海强国的梦想；另一方面，可以形成绝对竞争优势，抢占国际 劳务市场，开拓我国船员劳务输出的新局面。 1 2 2 研究船员远程培训系统的意义 第一、船员的远程培训教育，可以综合各级院校雄厚的教学资源，充分 发挥其教学优势，可以融合国外先进的航海管理模式，引进国际先进水平， 使得培训站在一个较高的起点，可以与国内企业的实际生产水平相结合，开 展真f 适合我国自身航海事业发展特点的培训。并且可以将它们的优势进行 系统的、连续的整和，形成一个多层次、灵活多样、高质量的远程培训的系 统工程。 第二、可以及时的更新培训的内容。社会是个不断进步的，知识的更新 速率也变的越来越快，对海事法规的一些变更，通过船员远程培训系统，利 用网络的优势，船员能及时的更新自己的专业知识。 4 武汉理工大学硕士学位论文 第三、可以最大程度地发挥船员学习的自主性。船员有选择自己学习内 容的权利，跳过自己已经掌握的内容，学习尚未掌握的内容。 第四、可大大节约培训的成本。 1 。3 本论文的研究目标、内容与结构安排 1 3 1 研究目标 近几年来，随着网络通信技术和计+ 算机技术的不断发展，基于多媒体网 络教育技术日益成熟，可针对船员远程培训的研究，投入的并不是很多。本 文就针对目前我国船员培训的现状，利用b s 三层结构模式构建出船员远程 培训系统的主要框架结构图，并使用j a v a 、j s p 等编程语言，完成培训系统 中服务器端的程序开发与功能实现，并丌发出易于使用和具有简单交互界面 等特点的船员远程培训系统。 1 3 2 研究的内容 本文重点是研究如何利用j a v a 、j s p 以及三层b s 模式来设计、开发船 员远程培训系统。研究的主要内容有： 1 船员远程培训系统框架结构的构件与研究 2 系统的客户端与服务器端之间的通信实现 3 利用j a v a 、j s p 和h t m l 等编程语言技术完成培训系统的主页设计。 4 用j a v a 和j s p 语言设计系统的各个模块并初步实现各个模块的功能。 基于类的概念对模块进行封装，将各封装好的模块集成到培训系统当中。 1 3 3 研究方法和论文结构安排 针剥三层b s 模式的结构体系，本论文利用网络通信原理对船员远程培 训系统的总体框架进行构建，采用基于j a v a 的j s p 、j a v a b e a n s 、s o c k e t 等 技术实现远程培训系统的软件开发，利用m i c r o s o f ta c c e s s 完成系统数据库 的建立，并主要用j d b c 语言来实现服务器与数据库的连接。 论文的结构安排：首先第1 章对课题的研究背景、目的和意义进行详细 的阐述；第2 章分析了三层b s 模式体系结构的特点和性能：第3 章和第4 章对系统开发的环境和其中的一些主要关键技术给予详细的研究：第5 章主 要阐述了系统分析、设计和主要模块的功能实现；第6 章是结论与展望。 武汉理 ：大学硕七学位论文 第2 章三层b s 模式体系结构分析 2 1 三层b s 模式的概念 2 1 1 计算机模式的演变8 儿9 o 】 随着计算机技术的迅猛发展，计算机网络中计算机模式主要经历了主机 终端机、客户机服务器( c s ) 和基于w e b 的浏览器，月寝务器( b s ) 模式等 几个阶段。下面我们对这一发展过程做一个简单的历史回顾。 1 主机终端模式 在这种模式下，每个用户都使用台终端去访问中央计算机( 主机) 。主 机通过分时轮流为每个终端用户服务，在每个时刻，每个用户都感觉自己独 占主机的全部资源。主机通过分时操作系统来统一管理各个资源，调度各个 用户和其他设备进行工作，包括进程管理、存储管理、设备管理和文件管理 等。 这种模式的优点是硬件软件维护工作在一台主机上进行，缺点是对用户 数量有限制，而且由于是集中管理，主机上的任何错误都可能导致整个系统 的瘫痪，目前这种模式只在极少数的场合下使用。 2 c s 分布式模式 到八十年代，随着计算机唰络技术的成熟和应用普及，特别是局域网的 发展p c 机的出现，越来越多的用户和企业开始使用计算机管理一些事务。 p c 机的资源虽然没有大型、中型、甚至小型主机的资源丰富，但将多台p c 机连接成网，必然会增加资源岔量，各个用户都能在网络上来共享使用所有 的资源，这样就导致了c s 结构的出现。 根据客户服务器( c l i n t s e r v e r ) 体系机构的概念，至少用两台计算机来 分别充当客户机和服务器的角色。客户端可以是x 8 6 体系的p c 机或r i s c 体系的工作站等，而服务器端的硬件般比较高档，比如高档的p c 服务器 或s u n 专用的服务器，操作系统也比较高档，比如w i n d o w sn t 或u n i x ， 服务器提供的服务可以包括：文件服务、打印服务、数据库服务、应用服务 和代理服务等。 通常客户端运行应用程序，服务器端运行服务程序，应用程序向服务程 武汉理工大学硕士学位论文 序提出申请，服务程序分析该申请是否合理，来决定返回数据信息还是否决 孩次申请，从数据库的角度来讲，对于一个应用系统，全局公共数据保存在 服务器端，各个客户端保存各自的私有数据，用户可以查询自己的数据，也 可以查洵全局数据，这就是c s 分布模式 3 b s 模式 随着i n t e r n e t 和w w w 的流行，以往的主机终端和c s 都无法满足当 前的全球网络开发、互联、信息共享的新需求，于是就出现了b s 模式，即 浏览器服务器模式。它的最大特点：用户可以通过w e b 浏览器去访问i n t e r n e t 上的文本、数据、图象、动画、视频点播和声音等信息。这些信息都是由许 许多多的w e b 服务器提供产生的，而每个w e b 服务器又可以通过各种方式 与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中。 客户端除了w e b 浏览器外，一般无须安装任何其他用户程序，只需从 w e b 服务器上下载程序到本地来执行，在下载的过程中若遇到与数据库有关 的指令，则由w e b 服务器转交给数据库服务器来解释执行，w e b 服务器并 将结果返回给用户。在这种结构中，将许许多多的局域网连接到一起，形成 一个巨大的广域网，即全球网，而各个企业可以在此基础上建立自己的 i n t r a n e t 。 2 1 2c s 模式的实用与不足1 9 1 c s 本身也是属于发展到9 0 年代较为先进的体系结构，这种模式将应 用层一分为二，服务器负责数据管理，客户机完成与用户的交互，c s 具有强 壮的资料操纵和事务处理能力，以及信息的安全性和完整性约束，但随着企 业应用需求的日益扩大，应用程序的复杂程度不断提高，逐渐暴露出以下几 点不足： 1 维护复杂，升级麻烦：如果应用系统需要升级，必须到现场为各个 客户机升级，每个客户机上的应用程序都需要维护，用户接口风格不一，使 用繁杂，不利于推广使用。 2 开发成本较高：c s 结构对客户端软硬件要求较高，尤其是软件的 不断升级，对硬件的要求不断提高，增加了整个系统的成本，客户端同时也 越来越臃肿。 3 移植困难：不同开发工具开发的应用程序，一般来说互不兼容，不 能搬到其它平台上运行。 武汉理丁大学硕士学位论文 4 信息内容和形式单一：因为一般的c s 模式系统当中，接口基本遵 循数掘库的字段解释，开发之时就已确定，而且不能随时截取办公信息和档 案等外部信息，用户获得的只是单纯的字符和数字，既枯燥又死板。 5 新技术不能轻易应用：一个软件平台及丌发工具一旦选定，就不易 更改。 2 1 3 三层b s 模式与c s 模式的比较分析1 3 】【。4 1 【1 5 】 三层b s 体系结构与c s 体系结构相比，三层b s 体系结构具有以f 独 特优势： 1 丌放的标准c s 所采用的标准只要在内部统一就可，它的应用往 往是专用的。b s 所采用的t c p i p 、h t t p 等标准都是丌放的、非专用的， 是经过标准化组织所确定的而非单一厂商所制定，保证了其应用的通用性和 跨平台性。同时，标准化使得b s 模式可直接接入i n t e r n e t ，具有良好的扩 展性、伸缩性，可从不同厂家选择设备和服务。 2 分布计算多层的b s 应用可以更充分的利用系统资源，在大型 的联机应用中，数据库面犒的客户数量是非常庞大的，使用传统的客户服务 器模式可能根本无法胜任。例如，可能有上千个客户机在同时运行，需要访 问数据库。如果它们的请求都直接传递到数据库服务器上，就必须要有非常 强大的硬件支持。通过中间层的缓冲，连接数据库的用户数大大减少。虽然 增加了应用服务层，并不会使系统的性能和可靠性降低。因为在动态分布式 计算系统中，客户端程序不必要确切指出应用服务的网络地址，如果应用服 务器超负荷，通过统一的管理程序调度将请求转移到其他应用服务器上来消 除瓶颈。 3 较低的开发和维护成本c s 的应用必须开发出专用的客户端软件， 无论是安装、配置还是升级都需要在所有的客户机上实施，极大地浪费了人 力和物力。b s 的应用只需在客户端装有通用的浏览器即可，维护和升级工 作都在服务器端进行，不需对客户端进行任何改变，故而大大降低了开发和 维护的成本。 4 使用简单，界面友好c s 用户的界面是由客户端软件所决定的， 其使用的方法和界面各不相同，每推广一个c s 系统都要求用户从头学起， 难以使用。b s 用户的界面都统一在浏览器上，浏览器易于使用、界面友好。 5 系统灵活c s 系统模块中有一部分需改变就要关联到其它模块的 武汉理t 大学硕士学位论文 变动，使系统极难升级。b s 系统的三部分模块各自相对独立，其中一部分 模块改变时，其它模块不受影响，应用的增加、删减、更新不影响用户个数 和执行环境，系统改进变得非常容易，且可以用不同厂家的产品来组成性能 更佳的系统。 6 保障系统的安全性在c s 系统中由于客户机直接与数据库服务器 进行连接，用户可以很轻易的改变服务器上的数据，无法保证系统的安全性。 b s 系统在客户机与数据库服务器之间增加了一层w e b 服务器，使两者不再 直接相连，通过对中间层的编程可实现更加健全、灵活的安全机制。客户机 无法直接对数据库操作，有效地防止用户的非法入侵。 7 信息共享度高c s 系统使用专用的客户端软件，其数据格式为专用 格式文件。b s 系统使用h t m l ，h t m l 是数据格式的一个开放标准，目前 大多数流行的软件均支持h t m l 。 8 广域网支持c s 系统是基于局域网的，而b s 系统无论是p s t n 、 d d n 、帧中继、i s d n ，还是新出现的c a t v 、a d s l ，b s 结构均能透明的 使用。 2 2 三层b s 模式的性能分析1 1 7 】【1 8 儿2 0 】【2 2 1 2 2 1b s 模式系统的性能标准 到目前为止，还没有评价b s 系统性能的统一指标，但是对于b s 系统 我们一般从以下几个方面来评价系统性能的好坏： 1 系统响应用户请求的时间； ： 2 系统支持用户并行访问的能力： 3 系统要具有一定的稳定性。 这里的稳定性是指系统运行一段时间之后系统响应用户请求的时间及 支持用户并行访问的能力有没有显著下降，随着系统用户的增加，系统的响 应速度会不会急剧下降。 2 2 2b s 模式的结构分析 b s 系统是在广域网上运行的，资源的管理和单机用户不同，是采用集 中管理的方式，客户对于数据的操作只是一个操作终端，b s 模式应用系统 从硬件、软件上实现了三层结构，b s 模式的三层体系结构如图2 1 所示【2 3 1 ： 9 武汉理二 大学硕士学位论文 目c o m p u t e r 豳 飞霎墨墨墨型 ， 图2 一l 三层b s 体系结构示意图 b s 系统典型的三层结构分为客户、应用服务器( w e b 服务器) 、数据 库服务器，客户机通过浏览器进行相应的操作，应用服务器上安装有系统的 全套软件，支持动态下载，完成用户通过浏览器上的软件发出的操作指令， 数据库服务器为整个系统提供数据服务，管理数据的各种操作，真正地实现 数据的记录、更改等操作，用户对数据库的操作一般是先通过浏览器将操作 指令传递给应用服务器，经应用服务器解释后，再递交给数据库服务器进行 操作。 c s 模式是常见的两层结构，客户软件是根据业务需要而制作的，系统 的应用软件安装在客户机上，数据库软件一般由厂商提供。三层结构是目前 在网络上运行最合适的软席体系结构，多用于大型的、多用户的、需要集中 管理的软件，一般三层结构将两层结构中客户机的一部分功能提出和数据库 管理部分的功能同w e b 服务一起组成应用服务器，实现对多客户的集中管 理。为了减少应用服务器与客户端的数据传递量，减轻网络的压力，应用服 务器和数据库服务器之间采用高速的传递方式，甚至可以将应用服务器和数 据库服务器同时放在同一台计算机上。b s 模式的应用程序服务器具有软件 自动下载功能。 c s 模式两层结构和b s 模式三层结构的比较如图2 - 2 所示【2 驯： 0 武汉理r 大学硕士学位论文 1 数据库的部分操作i 应用服务黑 客户机的数据操作 i 应用软件 客户的管理 尹抖 图2 2c s 结构与b s 结构比较 由图2 2 可见，b s 与c s 实质上都是客户机服务器网络计算模式，不 同的是一个是多层结构，另一个是两层结构，c s 常用于局域网( l a n ) ， b s 多用于广域网( w a n ) ；b s 客户端的应用软件是从应用服务器上动态下 载到浏览器中运行的，c s 的应用软件是直接安装在客户端；他们访问数据 库的过程也不一样，在b s 模式中，客户要访问数据库中的数据，一般是先 通过运行在浏览器中的应用软件向应用服务器( w e b 服务器) 发送h t t p 请 求，然后由应用服务器( w e b 服务器) 解释并建立同数据库服务器的连接、 s q l 调用，完成对数据库的操作，最后应用服务器将数据库服务器操作的结 果返回给客户端作为响应，而c s 模式中，客户端保持着应用程序，直接访 问数据库，服务器端存放着所有数据，每个客户与数据库保持一个相对持久 的信任连接，客户端通过应用程序向数据库服务器发出s q l 请求，数据库 根据此请求对数据库进行数据操作，并向客户端返回操作结果。 2 2 3 影响b s 模式应用系统性能的主要因素 1 w e bs e r v e r 和数据库接口的效率：b s 系统客户是通过w e b 服务器 ( 应用程序服务器) 代理间接地完成对数据库的操作，实现w e bs e r v e r 同数 据库接口的方式及其效率是影响b s 系统性能的关键因素之一。应用程序服 务器支持w e b 同数据库服务器的通信，提供应用服务，它有多种不同的解 决方案，目前使用广泛的有：通用网关接口c g i ( c o m m o n g a t e w a y i n t e r f a c e ) ， 武汉理j ：大学硕士学位论文 a p i ，a s p 及基于j a v a 技术的s e r v l e t 等。 2 数据库服务器的效率：在b s 模式中数据库服务器为整个系统提供 数据的存储和组织服务，在运行时用户通过客户机浏览器向应用层发出对数 据库操作的请求，应用层w e b 服务器根据请求调用运行其上的响应代码， 对数掘库进行操作，并把结果返回给客户，数据库服务器的运行效率是影响 b s 系统性能的关键因素之一。 3 w e bs e r v e r 的效率：b s 模式是以w e b 为中心，在整个b s 系统中， 除了采用高性能的w e b 服务器和高性能的网络外，对于已存在w w w 系统、 网络结构和设备，系统管理员可以通过对己存在的系统进行配置或其他措 施来优化b s 应用系统，但是整个系统的性能瓶颈往往还是在于w 曲服务 器的效率，提高w 曲服务器效率是整个系统优化的关键。由于t c p 与h t t p 协议本身的无连接、无状态等缺陷，对w e b 服务器性能会产生较大的影响， 所以w e b 服务器使用的h t t p 协议的版本和类型对其性能有较大的影响。 4 硬件的配置：支持较宽的网络，有快速c p u 、快速硬盘、大容量的 内存、支持并行处理的数据库服务器和应用程序服务器；有快速c p u 、足够 内存的客户机等，这些都是性能良好的b s 应用系统应具有的硬件措旋。 5 h t t p 和t c p 传输协议：b s 模式采用t c p i p 、h t t p 传输协议， 传输协议对系统性能的不利影响主要体现h t t p 的需求和t c p 提供的服务 之间的不匹配，这其实是影响w e b 性能的最大因素，t c p 是一种可以进行 流量控制和避免拥塞的协议，这些特点使t c p 在网络拥塞的条件下传输大 量的数据时非常有效，不幸的是，h t t p 与w e b 这种频繁、短暂、请求响 应类型的流量不匹配。w e b 访问是一种面向请求n l ；j 应，带有大量的请求和 小的响应数据的传输，由于其响应的数据非常小，使得传输的时间非常短。 频繁地建立撤销连接，使得w e b 服务器必须保留大量的t i m ew a i t 信息， 而且短暂的连接则因为t c p 采用的慢启动算法而使系统效率变得很低，最 后t c p 三次握手的初始化机制使得每个事务都增加了时延。 6 应用程序的设计及编码的质量：b s 模式与传统的客户机n 务器模 式不同，客户机浏览器上的软件是动态下载的，如何在程序中控制下载量对 系统的性能有较大的影响，一个劣质的s q l 语句往往可能抹杀系统管理员 几天不眠之夜的工作。 7 网络带宽及服务质量。 8 操作系统平台的效率等其他因素。 武汉理一 火学硕士学位论文 2 3 三层b s 模式下信息系统的安全层次【2 2 儿2 3 】 由于三层b s 模式的运行环境比较复杂，设计系统安全的环节较多所 以在此模式下信息系统的安全设计格外重要。应从以下多个层次进行系统安 全设计： 1 企业内部网与i n t e r n e t 的隔离。当企业内部网与i n t e r n e t 相连时，应 考虑隔离措施，避免将i n t r a n e t 上的资源毫无防范的暴露在i n t e r n e t 环境中， 隔离的方式有多种，可以采用路出器的i p 过滤功能、网关、防火墙、代理 服务器等。 2 划分子网。通过交换机或路由器将i n t r a n e t 划分成多个子网，可以有 效减少网络频带压力，使大部分信息在子网范围之内传输，减少信息外泄的 机会，还可同时实现i p 地址身份验证机制，防止有非法i p 地址的人访问本 子网的资源。 3 信息加密。信息通过i n t e r n e t i n t r a n e t 进行远程传输，应该有防窃听 的措施，防止在传输过程中被窃取。 4 服务器身份验证。三层b s 模式的信息系统的资源分布在各类服务 器上，用户使用服务器资源之前，首先应检查其合法性。凡是要使用信息系 统的用户计算机，必须要经过登录验证服务器的检验，才能进入系统操作， 未通过检验的用户，拒绝其使用系统资源。 5 w e b 服务器权限设定。三层b s 模式信息系统都是通过网页来访问 业务处理程序，可在w e b 服务器上设计相应的权限限制，只有合法用户才 能根据自己的权限访问信息系统的网页。 6 数据库服务器权限设定。数据库服务器上保存有信息系统的所有数 据，它的安全性格外重要。理论上，网络上的计算机既可通过w 曲页面调 用业务处理程序来访问数据库，也可以绕过业务处理程序，使用一些数据库 客户端工具直接登录数据库服务器，存取其中的数据。所以，应在数据库服 务器中对用户授予相应的权限，未经授权的用户禁止访问。 7 应用程序安全措施。在业务处理程序中，应对各层次中的用户名及 其口令加以屏蔽，绝不能使它们以任何形式出现在操作人员可以察看的地 方，以免给非法侵入者以可乘之机。例如，传送到浏览器端的h t m l 文件 源代码中不能出现各类服务器的用户名及其口令。 除此之外，还可在应用程序中关键点单独设置使用权限验证，从而进一步 加强系统的安全性。 武汉理