（计算机应用技术专业论文）虚拟企业信息系统及其安全技术研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 摘要 虚拟企业是2 1 世纪新的企业组织模式，通过多个企业间的优势互补和 资源共享，实现合作企业的“多赢”，是企业提高竞争力的重要手段。它所 带来的新的经营理念、管理方法和技术对提高我国企业的竞争力具有重要的 启示与借鉴作用，是网络化经营中的热点研究课题。 本文围绕虚拟企业信息系统的体系结构及其安全技术进行了研究，主要 研究内容包括：( 1 ) 动态可重构、可重组、可扩充特性的虚拟企业信息框架； ( 2 ) 虚拟企业动态环境下的成员信任交互机制：( 3 ) 虚拟企业动态环境下的资 源访问控制机制；( 4 ) 虚拟企业中海量数据的加密技术和h a s h 技术。 论文的主要工作如下： 1 、在分析国内外研究实例和应用平台的基础上，从方法论的角度出发， 对虚拟企业体系结构进行了合理划分，建立了基于域模型的多代理层，给出 了各个代理的功能及其内部结构。通过代理、工作流和w e bs e r v i c e 技术的 有机结合，提出了可重构、可重组、可扩充的基于m a s 和w e bs e r v i c e 技 术的新的虚拟企业信息框架。 2 、结合秘密分享、门限签名和动态p k i 的思想，提出了基于虚拟企业 认证中一t j , ( v e c a ) 的签名和认证方案。该方案不仅能够体现盟主的领导地位， 而且还能够解决盟员动态加入、退出问题并防止联合欺骗，适用于虚拟企业 动态环境下的成员信任关系的建立。 3 、在v e c a 的基础上，建立了由v e c a 颁发的企业p k c 和r a c 证书 相结合的双证书模型，有效解决了成员身份认证和资源的访问控制问题。 4 、针对虚拟企业海量信息的保密需求，设计了基于混沌理论的安全快 速的h a s h 算法和流密码算法，实验结果表明这两种算法具有良好的性能。 5 、结合科研项目，建立了虚拟企业信息系统的最小原型系统，在此基 础上成功开发了远程分布式铁路物资管理系统，该系统已投入使用1 年多时 间，受到用户好评。 关键词：虚拟企业：体系结构；多代理；虚拟企业认证中心；基于角色的 访问控制：角色属性证书；混沌信息安全技术 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 | 页 a b s t r a c t n o w a d a y s ，t h ev i r t u a le n t e r p r i s e ( v e ) i san e wr i s i n go r g a n i z a t i o n f o r ma n di sc o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h em o s tp r o m i s i n gp a r a d i g i n sf o r f u t u r ee n t e r p r i s e a e a c hm e m b e ro fv ew i l lc o n t r i b u t ep r i m a r i l yw h a t i tr e g a r d sa si t sc o r ec o m p e t e n c i e s ，s ot h a tt h ec o m p e t i t l o no fv e c a nb ee n h a n c e dg r e a t l yi ng l o b a lm a r k e t s j u s tb e c a u s eo ft h i s ，t h e m a n a g e m e n ti d e a sa n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e si nv ea r eb e c o m i n gt h e r e s e a r c hh o t s p o ti nn e t w o r kb u s i n e s s m a n yr e s e a r c h e s a r ef o c u s e do nt h ev e s a r c h i t e c t u r ea n di t s s e c u r i t yt e c h n o l o g i e s i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，s u c ha st h ed y n a m i c r e c o n s t r u c t i o n ，r e e n g i n e e r i n g a n d s c a l a b i l i t y o fa r c h i t e c t u r e t r u s t e di n t e r a c t i o na n dr e s o u r c ea c c e s sc o n t r o l sa m o n gm e m b e r si nt h e d y n a m i ce n v i r o n m e n to fv e ：t h ef a s te n c r y p t i o na n dh a s ha l g o r i t h m sf o r m a g n a n i m i 毋d a t a i nv e t h em a i nr e s e a r c h e sa c c o m p l i s h e di nt h is t h e s i sa r ea sf o l l 。w s ： i d e s i g n s a na b s t r a c t m u l t i a g e n t s y s t e m ( m a s ) u s i n gd o m a i n d i v i s l o na p p r o a c ha n dg i y e st h ei n n e rs t r u c t u r eo fm a i na g e n t s t h e n a e a g e n t b a s e dw o r k f l o ws y s t e mi sa l s o p r e s e n t e d ，i nw h i c hm a n v h e t e r o g e n o u sa p p l l c a t i o n sa r ee n c a p s u l a t e da n di n v o k e d b yw e bs e r v i c e t or e s o l v et h ed y n a m i c ，l o o s e l yc o u p l e d ，a u t o n o m o u sp r o b l e m so fv e 2 an e w a u t h e n t i c a t i o ns c h e m e n a m e dv i r t u a l e n t e r p r i s e c e r t i f i c a t ea u t h o r i t y ( v e c a ) i sp r o p o s e d ，i nw h i c ht h et e c h n o l o g i e s o fs e c r e t s h a r i n g ，t h r e s h o l ds i g n a t u r ea n d d y n a m i cp u b l i ck e v i n f r a s t r u c t u r e ( p k i ) a r ee m p l o y e d t h i ss c h e m e c a ne f f i c i e n t l v e s t a b l i s ht h et r u s t e dr e l a t i o n s h i p s a m o n gd y n a m i cp a r t n e t s 3 o nt h eb a s i so fv e c a ，ad o u b l e c e r t i f i c a t em o d e li sp r e s e n t e d i nw h i c hp u b l i c k e yc e r t i f i c a t e ( p k c ) a n dr o l eb a s e da t t r i b u t e c e r t i f i c a t e ( r a c ) a r ec o m b i n e dt os o l v et h e p r o b l e m so fi d e n t i t v a u t h e n t i c a t i o na n da c c e s sc o n t r o l i nv e 4 d e s i g n saf a s tc h a o t i ch a s ha l g o r i t h ma n daf a s tc h a o t i cs t r e a m e n c r y p t i o na l g o r i t h mf o rt h es e c u r i t yr e q u i r m e n t so fm a g n a n i m i t y d a t a i nv e r e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a t t h e yh a v ee x c e l l e n tp r 。p e r t i e s 5 as m a l l e s tp r o t o t y p eo fv ei n f o r m a t i o ns y s t e m ( v e i s ) i sb u i i t 西南交通大学硕士研究生学位论文第| il 页 a n dp a r t l yi m p l e m e n t e di nad i s t r i b u t e dm a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e m w h i c hh a sr u ns u c c e s s f u l i ff o rm o r et h a no n ey e a r k e yw o r d s ：v i r t u a le n t e r p r i s e ；a r c h i t e c t u r e ：m u l t ia g e n ts y s t e m ： v i r t u a l e n t e r p r i s e c e r t i f i c a t e a u t h o r i t y ；r o l e b a s e da c c e s s c o n t r o l ：r o l eb a s e da t t r i b u t ec e r t i f i c a t e ；c h o a sb a s e di n f o r m a t i o n s e c u r i t yt e c h n o l o g y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 v 页 1 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 6 缩略词表 v e v i r t u a le n t e r p r i s e 虚拟企业 a m a g i l em a n u f a c t u r i n g 敏捷制造 c p c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g 并行工程 l p l e a np r o d u c t i o n 精良生产 s c s u p p l yc h a i n 供应链 b p r b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g 经营过程重组 n i i i p n a t i o n a li n d u s t r yi n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l 美 国工业信息体系结构协议 v e m v i r t u a le n t e r p r i s em o d e l i n g 虚拟企业建模 v e i s v i r t u a le n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m 虚拟企业信息系统 b o u b a s i co r g n i z a t i o nu n i t 基本组织单元 w f m s w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 工作流管理系统 c o r b a c o m m o no b j e c t r e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e m a s m u l t i - - a g e n ts y s t e m 多代理系统 x m l e x t e n d e dm a r k u pl a n g u a g e 可扩展标记语言 s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议 f i p a f o u n d a t i o no fi n t e l l i g e n tp h y s i c a la g e n t 智能代理协会 j a d e j a v aa g e n td e v e l o p m e n tf r a m e w o r kj a v a 代理开发平台 p k i p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e 公钥基础设施 c a c e r t i f i c a t ea u t h o r i t y 证书权威 p k c p u b l i ck e yc e r t i f i c a t e 公钥证书 v e c a v i r t u a le n t e r p r is ec a 虚拟企业认证中心 p m i - - p r i v i l e g em a n a g e m e n ti n f r a s t r u c t u r e 特权管理设施 a c a t t r i b u t ec e r t i f i c a r e 属性证书 r a c r o l eb a s e da t t r i b u t ec e r t i f i c a t e 角色属性证书 r b a c r o l eb a s e da c c e s s c o n t r o l 基于角色的访问控制 w p d l - - w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e 工作流过程定义语言 b p d l b u s i n e s sp r o c e s sd e f i n i t i o n l a n g u a g e 业务过程定义语言 p s t n p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k 公用交换电话网 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l 页 第一章绪论 2 0 世纪的后半叶，信息技术的迅速发展促进了市场的全球化。随着买方市 场的形成，用户需求呈现出多样化、个性化的趋势，产品的市场寿命越来越短， 企业的产品能否满足用户需求和社会要求成为竞争的关键。为了适应灵活多变 的市场，各种先进制造模式不断涌现( 如c e 、l p 、a m 等) 。虚拟企业是在先 进制造模式的基础上发展起来的新型企业模式，它被认为是2 1 世纪主要的企业 组织形式1 捌 虚拟企业信息系统是虚拟企业中各联盟企业在设计、制造、人力、调度、 产品、销售等信息方面高度综合的管理系统【”。它架构于开放的i n t e r n e t 之 上，涉及各合作企业间大量的信息、资源、组织、利益及其相互关系，对于企 业间大量的交互信息，如何保证它们在联盟企业内安全传输，如何保证企业资 源的合法共享和用户的身份认证，是虚拟企业真正走向实用时必须解决的关键 问题 3 , 4 1 。因此，构建一种开放的、动态可重组的、具有信息安全保障的虚拟企 业信息框架，为虚拟企业协同运作提供良好的信息基础环境，是虚拟企业研究 领域的前沿热点课题，也是虚拟企业运作必须解决的核心关键问题。 1 1 虚拟企业的产生 虚拟企业( v i r m a le n t e r p r i s e ，v e ) ，又称企业动态联盟，是由两个或两个以 上组织成员为赢得某一机遇性市场竞争，集中优势资源，形成靠网络通讯联系 的一种有时限的互惠互利的合作组织【l 捌。它优化了各种生产要素人、组织、 制造资源、信息和资金，并以最小的投资、最快的反应速度把握市场机遇，并 随市场机遇的产生、消亡而产生、消亡。 自从1 9 8 8 年美国通用汽车与里海大学共同提出敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g , ，a m ) 的概念以来，以美国为首的各发达国家对敏捷制造进行了大 量广泛的研究，并于1 9 9 2 年由美国国会和工业界在里海大学建立了美国敏捷制 造企业协会( a m e f ) 。从1 9 9 4 年开始，由a m e f 牵头，在敏捷制造的6 个领 域( 集成产品与过程开发并行过程、人的问题、虚拟企业、信息与控制、过程 与设备、法律障碍) 进行了相关的研究与实践工作，并提出了一系列新的制造 概念与模式，如企业重组、动态联盟、虚拟组织、虚拟企业等。我国8 6 3 c i m s 主题专家组从1 9 9 3 年起，也开始了对虚拟企业进行跟踪与研究。不过到目前为 止，国内外对虚拟企业模型的设计都还处于理论研究阶段【”。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 虚拟企业的发展 1 2 1 并行工程一过程集成的并行哲理 并行工程( c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g ，c e ) 源于美国防御分析研究所r i w i n n e r 提出的“并行工程是产品和它的生产支持过程并行设计的系统化方法”【6 】。1 9 8 8 年1 2 月，美国防御分析研究所并行工程小组给出了如下的定义【7 ：“并行工程 是一种集成产品及其相关过程( 包括制造过程和支持过程) 并行设计的系统化 方法这种方法试图使产品开发人员在设计一开始就考虑到产品生命周期中从 概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。” 该定义表明c e 是一种并行设计的系统化方法、思想和哲理。它有如下几 个特点：它是一种系统化的工作模式：强调与产品开发有关的一切过程尽 早开始；各过程同时、平行、交叉进行，并尽量减少交互过程中的反复次数， 力争一次设计成功。强调团队( t e a mw o r k ) 精神和工作方式。 c e 将产品设计从信息集成提升到了过程集成的高度，改变了以往串行设计 的弊端，大大缩短了产品的开发周期和成本。近年来，随着互联网和电子商务 的发展，c e 向更高的层次发展，即协作工程( c o l l a b o r a t i o ne n g i n e e r i n g ，c e ) 。 协作工程又被称为新一代并行工程( c e i i ) ，它是在产品开发过程中通过并行开 发产品及其相关过程，反映消费者期望，控制产品生命周期成本、产量和上市 时间。 c e 是企业过程集成的一个重要哲理，它实现了产品设计领域内的过程集 成。同样，c e 也适合企业其它领域的过程集成。 1 2 2 精良生产一过程集成的精简方式 精良生产( l e a np r o d u c t i o n ，l p ) l p 是美国麻省理工学院( m i t ) 于1 9 8 9 年和1 9 9 0 年出版的美国制造业的衰退及对策夺回生产优势和改变世 界的机器两本专著中提出的概念，它是在生产实践中总结出来的新技术【8 1 ， 其特征是： 第一，以“人”为中心组成工作组，充分发挥员工的主动性和创造性。第 二，以“简化”为手段，简化组织机构，简化产品开发过程，简化与协作厂的 关系、简化并消除一切不增值环节，简化产品检验环节，强调一体化的质量保 证体系，保证在恰当的时候，生产出恰当质量的产品，提供给恰当的协作厂， 即建立5 i t ( j u s ti nt i m e ) 供需链。第三，以尽善尽美为最终目标不断改进， 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 即不断改进生产，不断降低成本，力争零库存、零废品和产品多样化，追求最 少投入、最大产出、最多品种、最简单的过程、最高质量、最少浪费、最低成 本、最具竞争力、最使客户满意。 实现l p 有四项基本支持技术 9 ：成组技术( g r o u p t e c h n o l o g y ， g t ) ；适时生产( j u s t i n t i m e ，j i t ) ；全面质量管理( t o t a lq u a l i t y m a n a g e m e n t ，t q m ) ；并行工程( c e ) 。这四项基本支持技术分别体现了工艺、 生产、检验、设计过程中的集成思想。 c e 被应用于l p 的过程集成以缩短其产品开发周期，确定j i t 中合适的时 间、地点和人等因素。过程集成在l p 中主要表现为对过程的精简，简化一切业 务过程，消除所有不增值环节，奠定过程进一步集成的基础。建立在简化之上 的集成才是有效的，它避免了集成的繁琐，减低了集成的难度，保证了集成的 可实现性。l p 对“尽善尽美”的不懈追求也是持续进行过程集成的思想基础。 1 2 _ 3 虚拟企业一过程集成的企业级方式 1 9 8 8 年美国通用汽车公司( ( g m ) 与里海( l e h i g h ) 大学共同提出了面向2 l 世 纪的制造企业战略敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 。虚拟企业是埘 的核心内容 1 ，它采用灵活、多变的动态组织机构，以最快的速度集成企业内 部优势和外部公司的优势，组建动态联盟去响应市场机遇，共同开发和生产机 遇产品【1 1 - 1 5 1 。 v e 强调技术、管理和人的全面集成，信息集成是v e 集成的基础，过程集 成是v e 集成的重点。过程集成以信息集成为手段，实现企业内外部资源的优化 配置、组织的灵活重组，以适应市场的多变需求，个性化趋势及日益激烈的竞 争。从策略上讲，v e 不强调企业的全能，也不强调产品从头到尾都是自己去开 发、制造，但强调不同企业过程间的集成，其特点是企业功能的不完整性、地 域的分散性和组织结构的非永久性，即功能、组织和地域的虚拟化。 v e 集成的广度从企业内部扩展到了企业外部，集成的深度从信息集成提升 到了过程集成。v e 本身可以看作是过程集成的企业级方式，它是信息社会知识 经济时代过程集成的高级形式。从过程的角度看，v e 是将实现某机遇的过程分 解成功能相对独立的子过程，然后利用信息技术，在全球范围内寻找能够完成 各子过程的优秀企业并与其结成联盟，利用动态联盟将这些过程有机地集成起 来以实现机遇。极端情况下，虚拟企业本身是个空壳，完全利用各合作企业的 产品设计、生产、销售及会计核算等业务过程运作，它只负责各过程的集成和 调度。v e 的出现符合当今市场全球化、企业模块化的趋势，小企业组成的虚拟 企业有时也能够在大项目的竞标中获胜。例如，美国的肯塔基木制品企业网络 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 ( k e n t u c k vw o o dm a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ) 连接了一些从业人员不超过5 0 人的 小企业，实现了小企业之间的集成。由于这种集成，使他们赢得了迪斯尼世界 一份2 5 0 万美圆的合同【1 6 】。我国温州机械行业的小企业联盟也可以看作是虚拟 企业在中国现阶段的表现形式。 1 2 4 供应链一过程集成的全球化方式 供应链( s u p p l yc h a i n ，s c ) 是跨越企业中多个职能部门活动的集合，它包 括从订单的发送和获取、原材料的获得、产品的制造到产品分发给用户整个过 程。较早提出供应链问题的是美国国防部的c a l s 计划。随着c a l s 计划自身的 发展和演变( 从c o m p u t e ra i d e dl o g i s t i cs u p p o r t 到c o n t i n u o u sa c q u i s i t i o n a n dl i f e t i m es u p p o r t ) ，供应链问题受到了越来越多的重视，但更多还是从传 统供求关系信息化的角度来考虑问题的，因此c a l s 提出和制定了一系列标准来 规范供求双方的各种商务活动( 如e d i ，s g m l 等) 1 7 】 虚拟企业与供应链的结合赋予了供应链新的含义和要求，虚拟企业中的供 应链区别于一般供应链系统的特点在于，它可以根据动态联盟的形成和解体进 行快速的重构和调整。它要求能通过供应链管理来促进企业间的联合，进而提 高企业的敏捷性。 以供应链方式结成的动态联盟称为供应链式虚拟企业( 也可称为敏捷供应 链) ，是当今虚拟企业最常见的组织形式 。2 1 7 o 它的实施有助于促进企业间的合 作和企业生产模式的转变。通过抓住商业流通这个龙头，协调、理顺每个企业 的购销环节来为企业提供直接的市场信息和广阔的销售渠道。并以此为契机促 进企业间的过程集成。 供应链包含了供应和需求两方面的意义，准确地讲应该称为“供需链” ( s u p p l y d e m a n dc h a i n ) ，虚拟企业可以看作_ 个供应和需求结成的协作网络， 全球供需链则组成了企业的生态系统。詹姆斯将产品或服务的进化称为一级进 化，将过程的进化称为二级进化，而企业生态系统的进化是三级进化。一级进 化主要是产品创新，二级进化主要是过程创新。如经营过程重组( b u s i n e s s p r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 。过程集成是过程创新的重要表现形式。三级进 化是企业合作进化，如全球供应链虚拟企业。全球供应链将过程集成的广度扩 大到全球范围，不仅是企业与企业的过程集成，而且包括虚拟企业之间的过程 集成，以及政府、金融机构、行业组织与企业之间的过程集成。全球企业的生 态系统可以看作是各个过程连接成的供需链网络，过程集成的目的就是缩短供 需链的长度，使产品能够更简洁地送到消费者手中。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 1 3 虚拟企业的特点 虚拟企业通过集成各成员的核心能力，在管理、技术、资源等方面拥有得 天独厚的竞争优势，通过分享市场机会和顾客，实现双赢的目的。作为一种新 的组织形式，虚拟企业具有与传统企业截然不同的特点 1 ”。 1 ) 敏捷性。这是虚拟企业最基本的特性。从组织角度看，敏捷性是指企业 组织单元的可重构性、可重用性、范围可调性，即r r s 特性：从管理角度看， 敏捷性是指信息连通性、跨企业参与性、生产灵活性、管理相关性。企业建立 起合作关系网，不同的合作伙伴可以很快地联合，没有固定的模式，也没有固 定的规模，合作伙伴可多可少，合作的时间可长可短，只是根据市场的需要， 快速的组成一个能满足市场需求的组织，一旦完成任务，组织即刻解体。这使 得虚拟企业能对市场变化做出快速的反应。 2 ) 虚拟性。虚拟企业是一个“虚拟”的企业，其虚拟的内涵包括企业组织 架构虚拟、技术人才虚拟、企业产权虚拟和企业管理职能虚拟等。 3 ) 功能组织结构网络化与扁平化。由于以计算机和“信息高速公路”为代 表的企业信息模式的逐渐形成，使虚拟组织的成员处于与其他企业的信息网之 中，使虚拟组织变成了一张企业网络。在这个网络中，每个企业都贡献一定的 资源，供其他企业共享，而虚拟组织这张网的能量又大于各个贡献者的能量总 和。现代企业组织理论指出，企业组织等级结构形成的根本原因是有效管理幅 度的限制，即当组织规模扩大到一定程度时，必须通过增加管理层次来保证有 效的领导。但由于电子邮件，声音邮件、共享数据库等信息技术的发展，中层 管理人员的职能监督别人、采集、分析、评价和传播组织上下各层的信息 在很大程度上被替代。企业高层和下层之间可以直接沟通，中间层作用下 降，因而，虚拟组织的虚拟领导层可以直接或间接地指挥各虚拟团队，缩短了 企业上下级之间的距离，从而使虚拟企业组织呈现出一种“扁平化”形态。这 是敏捷性在组织特征上的体现。 4 ) 整体性。在顾客眼里，虚拟企业组织是一个整体。组织中的员工相互配 合，为共同的目标而努力合作，如果其中的员工继续从事他们原来各自孤立的 工作活动，就不能把他们称为虚拟企业。 5 ) 组织柔性。面对复杂多变，竞争激烈的市场，要求企业的组织具有灵活 性和适应性，要求组织具有变革人创新能力，即要求组织具有高度柔性。一是 单元性，虚拟企业组织是由数目不等的虚拟团队组成，每一个虚拟团队都是一 个相对独立的组织单元。通过授权，单元可以自主决策，另外，它具有多层次 西南交通大学硕士研究生学位论文 第6 页 的连通性，使他们具有了自组织的特性，进而使虚拟组织具有了可重构性。二 是规模可调性，虚拟组织没有固定的规模，其大小随面临的任务而定，它具有 系统协调性，可以从虚拟组织的总体出发优化配置制造单元。此外，系统资源 中存在冗余，因而使虚拟组织便于扩充和缩减。三是协同性，便于团结合作， 发挥协同优势，迅速对顾客的需求做出反应，可以根据环境变化凋整战略和策 略。 6 ) 约束性。虚拟企业必须有一种内部约束机制，各成员企业必须签订许多 严格的合同协议，这些合同协议在法律上界定了成员企业之间的协作和利益关 系。通过协议将各自的专长、知识和竞争优势集成起来，取长补短，形成合力 优势。 7 ) 时限性。现代企业的组织都是常设机构，没有时间限制。而虚拟组织是 基于机会的，它随市场机遇的出现而开始组建，又随着市场机遇的变化、任务 的完成而解散。也就是说，虚拟组织存在的长短取决于市场机会的长短，有的 可以存在若干年，而有的只存在几个月甚至几个星期。 1 4 国内外研究现状与不足 1 4 1 国外的研究现状 1 n i i i p 项目【1 9 】 n i i i p ( n a t i o n a li n d u s t r i a li n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l s ) 项目是由i b m 领导的1 8 个组织或大公司所组成的联盟。其最终目的是开发一系 列开放式工业软件协议，通过这些协议使制造商和供应商能有效地互操作，以 支持全球范围内虚拟企业的高效率和高竞争力。尽管n i i i p 是所有虚拟企业研 究的重要参考，但由于该研究的笼统性以及较高的抽象性，该研究提供的方法 并不能被轻易的采用。n i i i p 研究的虚拟企业业务过程的执行和管理是通过共享 的、紧密耦合的分布在不同企业的业务对象( b u s i n e s so b j e c t ) 来完成。业务对 象之间的接口是静态、预先定义的并且是共同认可的。由于n i i i p 开始较早， 一些先进的技术如x m l 等没有纳入到整个体系中，这对该研究的进一步应用会 造成很多困难。n i i i p 并没有对跨企业间的业务过程管理提供更好的方法。 2 c r o s s f l o w 项卧2 0 】 该项目的研究国家包括美国、德国、法国、爱尔兰、荷兰、瑞士。c r o s s f l o w 是一个虚拟企业工作流研究项目。该项目提出了基于合同( c o n t r a c t ) 的工作流 管理框架，电子合同成了该项目的基础。该项目同时研究了伙伴选择和跨组织 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 业务过程的管理和执行。在虚拟企业伙伴选择方面，该项目以o m g t r a d e r 标准 作为主要的选配机制，即愿意向其它企业提供服务的企业可以将其所能提供的 服务在t r a d e r 上注册，以供其他企业选择。伙伴选择确定后，进入业务集成阶 段，该阶段包含着大量的人工工作，这些工作主要集中在合作双方在业务过程 语义和语法上的统一。最后是过程的执行和管理阶段。企业内部工作流过程的 执行和管理由企业内部的工作流管理系统完成，企业间工作流的执行则通过预 先配置好的网关进行，网关之间的通信借助c o r b a i i o p 。该项目的不足之处在 于：第一，。它没有提供通用的机理来定义企业间过程的执行；第二，在该项目 中，过程集成的结果又形成一个封闭的域。即形成的虚拟企业缺乏扩展性，域 的成员的改动需要重新进行过程集成；第三，尽管该项目研究了伙伴选择的半 自动化，但其所研究的对象从本质上来讲仍是静态型虚拟企业。 3 e u r e s c o mp 8 1 5 项目 2 1 1 该项目的目的是发展一个跨企业的开放、分布、自适应、基于代理的工作 流管理系统。p 8 1 5 项目的研究成果包括：( 1 ) 开发了一个基于x m l 的跨企业业务 过程的本体论；( 2 ) 一个开放的、自适应的基于x m l 的过程定义语言：( 3 ) 一个 智能工作流机用于管理和执行分布式的业务过程；( 4 ) 一组工作流代理以相互协 助的方式执行、管理、控制以及协调共享的业务过程。该研究采用了移动代理 的概念和技术，平台是基于与o h 4 g - m a s i f 和f i p a 标准兼容的移动代理平台 g r a s s h o p p e r 。p 8 1 5 项目全面采用、发展并成功地证明了所提出的自治、分布 的跨企业域进行业务过程的执行和管理的概念。其不足之处是不适合伙伴关系 是“松藕合”的动态虚拟企业。 另外，国外学者a l a i nz a r l i ，0 1 i v i e rr i c h a u d 等对过程集成的需求和 用到的i t 技术进行了研究，给出了一个建立在分布式对象上的v e 过程集成框 架，通过c o r b a 和j a v a 技术建立起可扩展的虚拟企业信息基础，并对企业数据 库的多样性和应用软件的异构性进行了研究，指出支持v e 过程集成的信息系统 应能在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下以w e b 方式安全可靠地运行，应足够灵活以 适应快速变化的商业环境【2 ”。 1 4 2 国内的研究现状 国内学术界有关动态联盟的研究起步于9 0 年代初，主要是企业组织和工 作流方面。如清华大学的范玉顺教授23 对企业建模理论与企业工作流技术进行 了研究，并开发了一个c i m f i o w 工作流系统；上海交通大学的严隽琪教授2 4 】等 研究了虚拟企业的工作流技术；张申生教授等研究了支持企业动态联盟的敏捷 工作流系统【2 5 1 ：高济，林东豪对v e 的集成化信息基础进行了研究，将v e 的建 西南交通大学硕士研究生学位论文 第8 页 立过程抽象为a g e n t 的能力组合，建立了基于a g e n t 的v e 集成框架及其开发环 境，其中过程集成表现为a g e n t 间的协作 2 6 - 2 9 ；姚健，马登哲等对分布式虚拟 制造系统的框架体系进行了研究，分析了分布式虚拟制造的两个核心功能：并发 活动控制和分布式信息系统管理【3 0 】；陈庆新、毛宁、伍乃琪等对虚拟车间的异 地协同调度进行了研究，说明了基于互联网并具有多智能体体系结构的网络信 息系统是实现虚拟车间调度的基础，并针对项目驱动的虚拟车间进行了项目异 地规划、异地作业计划协同编制、项目进程异地协同监控研究，为v e 车间级过 程集成奠定了基础【2 z j 。 1 4 3 相关研究分析 构建虚拟企业是一项复杂的系统工程，其动态、分布、异构、自治、松耦 合等特点要求虚拟企业信息基础架构具有动态可重组、可重构和可扩展特性， 研究涉及的内容和领域相当广泛，这给虚拟企业的构建带来了巨大的困难。从 国内外的研究现状来看，除了国外的某些大型项目对虚拟企业的整体架构和结 构层次的使能技术进行了研究外，国内主要是集中在过程集成这个层面上，开 始主要是针对单个企业的办公自动化( o a ) 中的过程集成，后来才开始展开对分 布式工作流技术的研究，取得了一定的成果，但由于研究的时间较早，未能使 用一些新的使能技术。对于如何建立动态可重组和可扩充性的系统架构以及各 层次间的使能关系，研究较少。另外，由于虚拟企业本身的复杂性，如何解决 虚拟企业中的信息安全问题口4 1 ，也研究很少，而信息安全的管控是决定虚拟企 业能否真正运作的关键。总的说来，目前研究中存在以下不足： ( 1 ) v e 集成框架的思想、方法、技术及应用等在深度和广度方面都存在不 足，有必要根据v e 的特点建立领域框架来支持v e 过程集成。国内对v e 过程集 成的信息基础缺乏全面深入的研究，没有形成产品化的v e 平台。 ( 2 ) 对于v e 中的信息保密、身份认证、数字签名、密钥管理、访问控制等 安全问题，很少展开研究，也没有提出有效的解决措施1 3 0 , 3 1 1 。 ( 3 ) 由于x m l 于1 9 9 8 年才出现，许多工程仍采用在国外有一定实用背景的 e d i 作为跨企业业务流程执行的使能技术，但e d i 的构建成本太高。 ( 4 ) 许多研究在建立体系结构时没有考虑安全穿越防火墙的技术问题。 ( 5 ) 许多研究采用代理技术来处理v e 中的动态业务，取得了较好的效果。 但基本上是从具体业务功能上对代理进行刻化，导致系统中代理数量过多，难 以有效管理，同时伙伴或业务功能改变时，重构成本较大。 ( 6 ) 一些研究直接基于w f m c 工作流模型提供的标准接口【32 】实现企业间工作 流的集成，这种工作流基本上是基于“静态”过程定义的，无法保证过程模型 西南交通大学硕士研究生学位论文第g 页 的柔性定义、过程重用、异常处理等关键特性在v e 中得到应用。 ( 7 ) 由于w e bs e r v i c e 标准推出不久，所查阅的各项重大研究项目中还没有 采用w e bs e r v i c e 作为计算架构的。因此，将w e bs e r v i c e 技术应用于虚拟企 业是一个非常新的课题。 总之，虚拟企业信息系统仍是一个较新的研究领域，有很多问题尚待解决。 虚拟企业是属于需求牵动研究的范畴，由于经济基础、信息基础的建设和应用 程度、管理意识及竞争意识等各方面的差别，美国及许多发达国家无论在研究 深度还是应用程度上都领先于中国。为此，本文对虚拟企业信息系统的体系结 构和信息安全问题展开了研究并提出了一些新的解决方法。 1 5 选题意义和主要工作 1 5 1 选题意义 虚拟企业是2 l 世纪主要的企业组织形式，是企业提高市场竞争力的重要手 段。多层次、全方位的信息框架可以为虚拟企业过程集成和实施提供有力的信 息支持。过程集成的速度和灵活性将直接决定产品的上市时间和成本，有效的 集成不仅能提高虚拟企业的敏捷性，实现资源的合理配置和产品价值的最大化， 而且能够获得更多的市场机遇，提高虚拟企业的竞争力。过去由于基础技术的 问题，研究虚拟企业的信息集成和过程集成都存在较大困难。现在，随着网络 技术的不断进步，特别是x m l 、a g e n t 、w e bs e r v i c e 、消息系统、安全及电子 商务( b 2 b ) 技术的发展，有必要在现有的虚拟企业研究成果上利用新技术对 其过程模型、集成方法、信息框架进行深入的研究，以便建立一个开放、松耦 合、动态的系统，为虚拟企业的进一步研究和实际应用提供一个具有参考价值 的框架。 另外，虚拟企业架构于开放的i n t e r n e t 之上，必须提供一套安全机制，保 证信息的保密传输、资源的合法共享和用户的身份认证等，但由于虚拟企业本 身的复杂性及其动态性，目前国内外对其安全问题的研究都很少，而这些问题 是虚拟企业真正走向实用阶段必须解决的关键问题。 1 5 2 主要工作 本论文借鉴e u r e s c o mp 8 1 5 项目中面向代理的工作流管理思想研究成果， 基于工作流技术和多代理理论，结合w e bs e r v i c e 新技术，提出了一种新的虚 拟企业体系结构，讨论了其中的代理建模方法，面向代理的过程集成技术，使 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l0 页 得架构在该种系统结构上的虚拟企业具有动态可重组和可扩充特点。最后重点 研究了虚拟企业的信息安全解决方案并给出了一个集成案例。 论文的章节安排如下： 第二章虚拟企业中的使能技术：对多代理、w e bs e r v i c e 、工作流等使能 技术进行了介绍，分析了它们的特点及在虚拟企业信息系统中的应用优势。 第三章虚拟企业体系结构研究：在分析现有虚拟企业信息系统体系结构的 基础上，提出了一种新的体系结构，即基于m a s 和w e bs e r v i c e 的虚拟企业信 息框架。同时阐述了新框架中的域元模型代理建模方法，并在该方法上建立了 全局域代理层、企业域代理层和代理管理层，给出了各代理的内部结构。最后 在j a v a 平台上建立了一个基于该域元模型的原型系统框架。 第四章虚拟企业的信息安全基础设旋研究：分析了虚拟企业的实际特点和 需求，提出了一种新的信息安全解决方案。在该方案中，设计了虚拟企业认证 中心( v e c a ) ，解决了盟员的信任交互问题；然后在v e c a 的基础上，建立了双证 书模型，解决了盟员的信息交互问题；最后设计了基于混沌理论的快速h a s h 算 法和流密码加密算法，满足了虚拟企业中海量数据的保密需求。 第五章应用实例：开发了的一个分布式铁路物资管理信息系统，在该系统