（电磁场与微波技术专业论文）银行税务联网系统及其分布式计算.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 本论文研究的是银行与税务联网分布式管理系统，这是根 据国税部门的要求而制作的，该系统实现了税务申报和征收的 1 9 动化。 本系统是以交换式快速以太网、s q ls e r v e r 关系数据库为 基础，采用快速原型法、分布式计算与面向对象技术，实现了 银税联网、实时扣款、银税查询与银税销号的网络化。i 本论文首先进行网络系统开发的软硬件平台及其龟体设计 方案的分析；其次对分布式计算的体系结构和应用设计作了详 细的说明；文中还介绍了服务器应用设计的具体方法：此外， 还讲述了客户应用的设计，其中对数据库应用的考虑、数据库 开发应注意的问题，论文中有较详细的分析；最后是银行与税 务之间通信方案的设计，其中对银行与税务之间通信报文的格 式、通信信息的差错控制和数据加密作了详细的阐述。 该系统在提高国税部门的工作效率上有较大的作用，实现 了银税实时扣款，得到了应用客户的好评，其本身极具特色。 该系统在分布式计算、银税实时扣款等方面具有独创性，在税 务部门有良好的应用前景。 关键词： 关系数据库、快速原型法、分布式计算、面向对象 报文、差错控制、数据加密。 塑兰奎兰堕主兰垡造奎一 a b s t r a c t t h ep a p e ra i m st os t u d yt h ed i s t r i b u t e da d m i n i s t r a t i o ns y s t e mo f t h ec o n n e c t e dn e t w o r k sb e t w e e nb a n k sa n dt a xb u r e a u s a tt h er e q u e s t s o ft a xb u r e a u s ，t h es y s t e mh a sr e a l i z e d t h e a u t o m a t i z a t i o n o ft a x d e c l a r a t i o na n dc o l l e c t i o n a n do nt h eb a s i so f ：h i g h s p e e dg t h e r n e t o fe x c h a n g ea n dr d b m so fs o ls e r v e r ，i ta d o p t st h eq u i c k a r c h e t y p a l m e t h o d ，d i s t r i b u t e d c a l c u l a t i o na n do o p( o b j e c t o r i e n t e d p r o g r a m m i n g ) i t c a nm a k ed e d u c t i o no nr e a lt i m ea n df u l f i llt h e c o m p u t e r i z a t i o no fb a n k i n g t a x a t i o ni n q u i r ya n d c a n c e l i a t i o n f i r s t ，t h ep a p e ra n a l y z e s t h es o f ta n dh a r dw a r ep l a t f o r mo f n e t w o r k sd e v e l o p m e n ta n di t sw h o l ed e s i g n i n gp r o j e c t ：s e c o n d , + i tf u l l y e x p l a i n st h es y s t e m i cs t r u c t u r ea n da p p l i c a b l ed e s i g no fd i s t r i b u t e d c a l c u l a t i o n ，a n db r i e f l yi n t r o d u c e st h ep l a no ft h es e r v e ra p p l c a t i o n d e s i g n ：t h e n 。t h ei n s t r u c t i o no ft h ec 1 i e n t si sa l s oc o v e r e d ，i n c l u d i n g t h ed e t a i l e dc o m m e n t so nt h ep r o b l e m sw h i c ha r i s e w h i l ec o n s i d e r i n gt h e n u s i n g a n d d e v e l o p i n g 0 f d a t a b a s e f i n a l l yc o m e s t h ec o m m u n i c a t i o n p a t t e r n i n gd e s i g nb e t w e e nb a n k sa n dt a xb u r e a u s i tm a k e sa ne * h a u s t i v e s t a t e m e n to ft h ec o m m u n i c a t i o nm e s s a g ef o r m a t e r r o r sc o n t r o lo f i n f o r m a t i o na n dd a t ae n c r y p t i o n t h es y s t e mp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei ne n h a n c i n gt h e ne f f i c i e n c yo f n a t i o n a lt a xb u r e a u sa n dw i n sa1 0 to fp r a i s e sf r o mt h ec u s t o m e r sb e c a u s e o fi t sr e a l t i m ed e d u c t i o n i ta l s oi n i t i a t e sd i s t r i b u t e dc a l c u l a t i o n a n dw i l le n j o yab r i g h tf u t u r ei nt a xb u r e a u s ， k e yw o r d s ： r d b m s ，q u i c k a r c h e t y p a lm e t h o d ，d i s t r i b u t e dc a i c u l a t i o n o o p ，m e s s a g e ， e r r o r s c o n t r o l ，d a t ae n c r y p t i o n 】i 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 银行税务联网系统的研制背景 随着计算机技术和通信技术相结合的计算机网络技术的飞速发展，其 应用渗透到社会的各个方面，特别是数据库技术和网络通信，不仅把人们 从繁杂的手工操作中解放出来，而且极大的提高了工作效率，对本来人工 无能为力的或及其耗时的工作，诸如大量数据的长期统计分析，大范围空 间的业务往来等实现了高效管理。国税系统和银行对计算机网络的应用也 越来越重视，从纳税申报到纳税征收，从银税消号到出错处理，计算机技 术在银行税务系统有不少成功的范例。如浙江省国税系统大征管软件z t 9 7 。 但是以上系统在取的成功的同时，还存在着不足之处，其主要的不足是不 能进行实时扣款。本系统研制的目的就是通过税务局与银行之间的d d n 专 线，把纳税户申报和税务局征收紧密联在起。当纳税户向税务局进行申 报纳税时，系统就自动扣除纳税户的银行存款，并即时划到税务局的国库。 1 2 银行税务联网系统研制要求 银行税务联网操作系统要达到这样的效果：使得银行和税务部门各方 面运作规范化、网络化、实时化，从而提高工作效率和质量。 ( 1 ) 日初签到 具有机器签到和柜员签到两项功能，在工作日曰初，系统起动后， 通过签到使机器和柜员处于与银行相连通的状态。系统要求工作人 员必须在机器签到后才能柜员签到，只有在柜员签到后才能进行其 他操作。 ( 2 ) 银税扣款 根据纳税人的申报，进行开票扣款( 既银税联网实时扣款) ，还可查询 纳税人帐户余额及扣款日志，同时可实现银行与税务局之间联网抹帐功 能。 ( 3 ) 银税查询 该功能提供了多种查询模式，可以按照征收机关、银税实时扣款情况、 交易类型、所属时期等进行查询。该功能包括柜员查询、开票查询和抹帐 查询三项子功能，可分别实现柜员号、柜员姓名、操作级别、开票流水、 抹帐流水等查询。 ( 4 ) 银税统计 包括分户清单和记帐汇总等功能，可以根据征收机关、交易类型、所 属时期、税种等进行统计。并提供了每天所做业务的统计功能，也就是税 务局的日终报表或月终报表。 ( 5 ) 银税销号 塑坚查兰堡圭兰垡堡兰一 该功能实现了计算机自动销号，从而代替了手工销号。税务局通过该 功能可导出一段时期内要进行销号的税票数据，并发送给银行，银行在接 收信息后，分银税实时扣款和非实时扣款对销号税票数据进行销号处理， 并将销号过的税票数据发送回税务局，税务局通过银税销号软件接收银行 返回的销号税票数据，同时进行自动销号，并生成会统原始数据。 ( 6 ) 臼终管理 陔功能主要包括目终对帐、对帐出错处理、日终轧帐、取消轧帐、日 终机器签退、个人签退等子功能。( 1 ) 日终对帐是系统管理员或操作员对 当天所做的业务进行对帐，从而大大减轻了人工对帐的工作量。( 2 ) 对帐 出错处理是对对帐出错信息进行处理，使对帐成功。( 3 ) 日终轧帐是国税 局向银行声明当日的实时扣款工作结束，银行在收到国税局的信息后，银 行就结束与国税局之间的业务往来，银行当日就将钱划入国库。( 4 ) 取消 轧帐是在日终轧帐后恢复实时扣款功能。( 5 ) 个人签退是操作员向银行声 明当日的工作结束，签退后就使操作员处于与银行断开的状态。( 6 ) 目终 机器签退是系统管理员向银行声明当日国税局的纳税工作结束，签退后就 使机器处于与银行断开的状态。 ( 7 ) 柜员管理 主要是用来管理操作员的权限，包括操作员的新建、删除、密码修改 等功能，它提供了对操作员的统一管理能力。 ( 8 ) 系统管理 该功能包括设置网点信息、确定凭证种类和设置系统起用时间三项子 功能。设置网点信息就是将税务机关设置成网点，便于和银行联网。确定 凭证种类用于确定记帐时的凭证种类。设置系统起用时间用来设置开票扣 款所需要的系统起用时间。 ( 9 ) 帮助信息 本系统可以提供大量的帮助信息，供系统管理员和操作员参考使用。 1 。3 本人完成的工作和论文的结构安排 银行税务联网系统，在银行和税务部门之间用基于银行与税务局之间的 物理链路d d n 数据专线组网，在税务部门内部采用交换式以太网作为组 网方式；以w i nn t 作为网络操作系统，运用p o w e r d e s i g n e r 设计工具实现 了对m ss q ls e r v e r 数据库的设计；前台开发工具选择具有强大数据库支 持能力的p o w e r b u i l d e r ，用基于组件的应用体系结构，采用分布式计算和 面向对象编程技术，实现了税务部门的内部操作，采用标准c 语言实现银 行和税务部门之间的通信，从而实现了整个银税联网系统。在整个系统的 开发过程中，本人主要完成了如下工作： 独立设计整个系统的网络体系： 独立设计整个网络数据库，包括系统的物理设计，分布式应用的体 系结构； 参与设计税务和银行之间的通信协议： 浙江大学硕士学位论文 参与整个系统的软件实现。 本论文主要分成五块，分别在第二五章讲述，在第二章讨论了系统 的总体设计方案；第三章对分布式计算作了详细的介绍；第四章讲述了分 布式服务器应用的设计；第五章对分布式客户应用的实现作了详细的讨 论；第六章主要讨论了银行和税务之间通信的设计方案，包括通信的差错 控制和通信信息加密；在文章的最后，还对全文进行了总结，并讨论了本 系统今后发展的方向。 堑垩奎兰堡主兰堡垒塞一 第二章系统的总体设计方案 2 1 系统的网络体系结构 2 1 1 计算机通信网络的基本理论 局域网络有如下三个特点【l 】：( i ) 网络所覆盖的地理区域范围很有 限通常在几公里范围内；( 2 ) 通信系统的信息传输速率比较高，通常在 l l b s 以上；( 3 ) 网络所有权和经营管理权属于某个单位，不受电信部l 1 管理。拓扑结构是区分局域网类型和特性的重要因素，采用不同的拓扑结 构，可以达到不同的网络性能。了解局部网的拓扑特点是设计和分析局域 网的前提，由于改变网络拓扑结构的难度较大，因此在组建网络时，选择 合适的拓扑结构非常重要。 局域网中用的最多的拓扑形式有三种【2 】：总线型、环型和星形。树 形与总线形有些相似，可以归为一类。( 1 ) 总线结构是局域网中最常见的 一种网络拓扑，在这种结构的网络结构中，所用的用户工作站都同等地挂 在一条广播式公共传输信道上。这种结构简单、所需的电缆少，安装容易、 布线容易，但过于依赖总线，只要某一点发生故障，该点两侧的计算机便 无法正常通信。( 2 ) 环型局域网的各工作站通过一个环接器挂在一个环形 培植的传输通路上，环型拓扑是一种闭环，非常适合于光纤介质，环型拓 扑支持的计算机数量比总线和星型多，往往用来设计覆盖地理范围较大的 网络，如校园主干网。缺点是任何一点的故障都可能导致整个网络的瘫痪， 网络的扩充比较困难。( 3 ) 星型结构的最大特点是将网络的交换和控制集 中在唯一的中心结点上，星型拓扑的优点是故障隔离和检测容易；重新配 置灵活，可方便地增加新的节点。缺点是中心节点的故障将导致整个网络 的瘫痪。 适用于局域网的媒质种类比较多，如：双绞线，同轴电缆，光缆。双 绞线广泛应用于局域网中，双绞线的优点是在较短距离内传输有叫高的数 据速率，价格低，容易连接和铺设。对于网络性能要求高的局域网，同轴 电缆则是比较合适的选择，它既能保证较高的系统吞吐量，也能支持较大 数量的工作站接入。光缆具有很高的带宽和极低的误码率，但只适用于单 向传输，应用于环形拓扑的局域网和大容量的短距离点一点通信。 计算机网络的传输技术有两种【3 】【4 】：广播式网络和点到点网络。广播 式网络( b r o a d c a s tn e t w o r k ) 仅有一条通信信道，由网络上所有的机器共享， 短的消息，即按某种语法组织的分组或包( p a c k e t ) ，可以被任何机器发送并被 其他所有的机器接收。分组的地址字段指明此分组应被哪几台机器接收。一旦 收到分组，各机器将检查它的地址字段。如果是发送给它的，则处理该分组， 否则将它丢弃。广播系统通常也允许在地址字段使用段特殊代码，以便将分 组发送到所有目标。某些广播系统还支持向机器的一个子集发送的功能，即多 点播送，一种常见的方案是保留地址字段的某一位来指示多点播送。与之相反， 4 塑坚奎兰堡圭兰垒堡塞 点到点网络( p o i n t t o p o i n tn e t w o r k ) 有一对机器之间的多条连接构成。为 了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。 固定的点一点连接，有时称为两点直通式。这种方式是将远程终端和计算机之间 用固定的专用线连接，平时并不拆除。 交换式网络是相对于共享式网络而言的，是在解决共享式网络存在的问题 基础上发展起来的。 互连技术是一种网络分段技术，分段不仅可提高网络的可靠性，还可 提高网络响应速度，将一个负载过重的网络分成若干个网段，把网段内部 的通信限制在各自的网段内，减少对其它网段带宽的干扰。但是，如果这 些网络还是共享式，如典型的以太网，网上用户共享同一线路的带宽，同 时上网的用户增加，争用有限的带宽，必然导致平均带宽减少，响应延迟。 因此，网络分段不能从根本上解决瓶颈问题，于是出现了交换技术。 交换式技术提供了用户独占的、点对点的网络互连方案。共享式网络 特点：把数据包广播到每个节点；每一节点争用一个信道的带宽；随着用 户的增加，用户的平均带宽随之减少。而交换式网络：在节点之间沿指定 路径发送数据包；支持多对节点之间的通信；带宽可任意扩充，随着用户 的增加自动扩张。 交换技术的核心为交换机，类似于集线器，是一种多端口的连网设备。 由于以太网的主流地位，采用1 0 0 b a s e t 的快速以太网，结合上述交 换技术，组建基于交换技术的快速以太网，已成为高速网络的首选方案。 这种方案与其它网络技术相比，具有如下特点： 既具备交换网络的优点，又能提供快速以太网的功能。可提供专用 带宽，减少网络冲突，交换端口可提供高达1 0 0 m b p s 的专用带宽。 可实现传统以太网向交换式以太网的无缝升级，使用l o 1 0 0 m 交换 器，即可连接1 0 b a s e t 网络，节省投资。 可提供独立网段，提高网络流通量。对于用户多、传输信息量大的 网络，用1 0 0 b a s e - t 交换器，将网络分成独立的网段，可减少网段间无关 信息的流动。 提供灵活的组网方式。能实现与任何类型的传统以太网或快速以太 网互连，可支持不同介质构建主干网。 2 1 2 税务和银行联网的网络结构 税务和银行联网系统的组网特点：在税务局内部，连网计算机有几十 台左右，都在税务局附近，以后不断有新机器加入。考虑到星型结构能方 便地变动网络节点和扩展网络，便于集中管理工作站，我们选择这种可靠 的网络拓扑结构，组建了交换式快速以太网。在税务局和银行之间，采用 d d n 专线通信，以保证通信的安全性和可靠性。 塑坚奎兰堡主堂竺堡塞一 下图2 - l 所示是为国税局和农业银行银税联网系统所设计的的网络结 构图。来自于征收大厅的数据信息在网络中心的交换机上得到迅速交互。 银行前置机 图2 - 1 银行税务联网系统网络结构图 银行数据库服务器 因为各征收大厅位置分布分散，最远工作站距离税务局管理中心超过5 0 0 米，因此串接交换集线器作为中转站。中心交换机选用3 c o m 的s u p e r s t a c k 塑坚盔堂堡主兰垡丝苎一一 s w i t c h3 3 0 0 ，3 c 1 6 9 8 1 机型，该型号具有1 2 个i o m i o o m b 自适应交换 口，另可配多个1 0 0 m b 光纤模块，可方便与总台连网。 分布式应用服务器除了做应用服务器外，还可以对各个征收大厅实时 管理，实现对各个征收大厅的工作人员的具体工作情况的实时了解。税务 局计算机中心可以从中得到具体的统计数据，以便随时调整有关工作安 排。税务局前置机和银行前置机相当于防火墙的作用，防止银行的工作人 员访问税务局的数据，同时，也防止税务局的工作人员访问银行的数据， 保证了银行和税务部门之间的数据保密和正常通信。 2 2 银税联网系统的软件平台 2 2 1 银税联网系统的操作系统 网络操作系统主要有u n i x 、n e t w a r e 、w i n d o w sn t 等。u n i x 是历史 最久，最成熟、应用广泛的网络操作系统，但系统复杂，对用户技术水平 要求高，费用昂贵。而n e t w a r e 是n o v e l l 公司的产品，曾是局域网的 主要操作系统，在文件管理方面有极强的功能。但w i nn t 的出现，以其 良好的图形化界面，及易学易用，迅速取代了n e t w a r e 。从经济与技术及 发展的趋势考虑，我们选择了w i n n t 。w i n n t 包括服务器w i n n ts e r v e r 与工作站w i nn tw o r k s t a t i o n 。w i nn t 有如下一些优点及特点【5 】【6 】 【7 】： 高性能的客户服务器平台。 良好的可移植性。 良好的可扩充性。 抢先式多任务，微内核始终保持了对系统的控制。 安全性，符合美国国家安全机构( n s a ) 的c 2 级标准。w i nn t 的首 选文件系统n t f s 采用访问控制列表在逐个用户基础上保护文件和 目录。登陆时，必须提供帐户与口令，可规定在注册失败超过一定次 数后屏蔽该帐户。 容错性，能自如地处理异常情况，有多级系统容错能力，包括n t 日志式的容错特征列表，可恢复文件系统，磁盘镜像和磁盘奇偶检验， 磁盘扇区备用，对u p s 的支持等。 网络基础，强壮的t c p i p 服务。 强大的g u i 管理工具，可方便用户管理。 1 6 位标准字符集，为了使w i n d o w sn t 真正成为一个多国语言、国 际化操作系统，w i n d o w sn t 采用了个称为u n j c o d e 的统一字符代码 集数据，足以应付各种语言的编码需要，在w i n d o w sn t 里，用户可 以选择语言( 当然包括中文) 、货币表示方法、日期表示方法等。 应用软件丰富，由于m i c r o s o f t 公司开发的w i n d o w s 操作系统为目 塑垩查兰堡主兰堡堡塞 一 前计算机界最主要的操作系统，各软件厂商开发的应用软件纷纷支持 w i nn t ，使得其应用软件极其丰富，并在不断增加a 2 2 2 后台数据库系统 2 2 2 1 关系式数据管理系统 关系式数据库管理系统最少要符合以下几点，才能算是关系式数据管 理系统【8 】。 数据必须是前端及后端数据，能保持一致性和正确性( 稳定性) 。 对于敏感的信息，必须能够被保护( 安全性) 。 一个关系式数据库管理系统能够让多个用户同时上机存取控制数 据，而且，能够与前后端的数据保持一致，而不会发生错误( 多人多 工) 。 如果在改变后出现问题，应当能够回到改变前的状态，既所谓“要 么就全部完成事务，要么就完全还原”( 正确性) 。 数据存取控制必须非常容易( 方便性) 。 数据库管理系统必须有错误处理程序，还要有备份和恢复功能( 易 于维护) 。 数据库管理系统的应答时间必须非常快( 高效率) 。 2 2 2 ，2 关系数据库【9 】m s $ 0 ks e f v e r 目前，支持w i nn t 的数据库产品，主要有o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 、 m ss q ls e r v e r 等。m ss q ls e r v e r 近年来在m i c r o s o f t 公司的支持下得到 迅猛发展。o r a c l e 、s y b a s e 数据库都较为复杂，费用高，而s q ls e r v e r 与 w i n n t 为同一公司的产品，能实现较好的连接。 关系数据库的基本特征： 关系数据库模型比层次数据库模型和网络数据库模型更加简单。层次 和网络数据库模型工作起来有几个难点：，数据存储的物理和逻辑定义 必须使用加密的定义语言；二，内部指针的不同类型，指针用于进行数据 的直接检索。 在关系数据库模式中，虽然数据是存储于二维表中，但它们是相互参 考的：表行是无序的，除非为表创建一个索引，表行以一列或多列的升序 形式存储。 最初的关系数据库模型需要表的每行至少有一列是唯一定义的，即唯 一键。这种唯一性，可用于唯一的访问。s q ls e r v e r 不需要定义唯一表行， 但可在表中加入一约束来限制重复。 以前的数据库系统中，在数据库中要创建和维护内部指针来关联表中 的数据行，当创建数据库时，需定义以后检索中要结合的数据。而s q l s e r v e r ，可随时加入新列到一个表中。 s 0 ls e f v 6 f 的功能及特点【1 0 】： 与m i c r o s o f tw i n d o w sn t 线程和调度任务、性能监测器和事件浏览 器集成。通过单一的w i n d o w sn t 登录到网络s q ls e r v e r 上简化用户帐号 的管理。 为整个企业范围信息的可靠传播的内部复制机制减少了发生故障的 风险，并将精确信息及时地传给需要数据的用户。 并行结构。通过并行内部数据库功能，大大提高了系统性能和可缩 放性。 基于w i n d o w s 的管理界面提供对多个服务器上的远程数据复制管理、 服务器管理、诊断和调整的可视化拖放控制。 2 2 2 3 数据库设计原则 数据库是实现信息加工、分析、存储的核，c ，要遵循如下一些原则： 数据库设计的目的是为用户目标服务。因此要重视调研阶段的工作， 充分了解税务部门的需求，使设计出来的数据库满足用户要求。 数据库的建立和布局要合理，减少冗余，提高数据共享程度，达到 提高效率，减少数据存储容量及不必要的文档管理。 数据的安全性。 - 数据的正确性和完整性。 数据的规范化和标准化。 数据的独立性和可扩性。要求数据库与应用程序容易升级。 数据的规范化、安全性、完整性是数据库设计必须关注的重点，对于 网络数据库，存在着多用户，还必须解决并发性问题。 ( 1 ) 数据的规范性 规范化理论中共有5 个范式，按次序越来越强【1 1 】。 1 n f ( 第一范式) 要求所有的属性的数据均为不可分的数据项：原子，即在某个时刻实 体中的某个属性不能同时具有多个值或重复的属性。数据库语言如s q l 语 法已决定了关系必须是为第一范式。 2 n f ( 第二范式) 要求属性完全依赖唯一标识符，所谓完全依赖是指不能存在仅依赖唯 一标识符一部分的属性。如一实体违反第二范式，则唯一标识符定由两 个或两个以上的属性所构成，将引起数据冗余及修改、插入、删除异常。 3 n f ( 第三范式) 要求属性之间不存在传递依赖。若存在传递依赖也将存在各种异常和 冗余。 在进行数据建模过程中，需要采用规范化的方法排除实体间不恰当的 依赖关系，通过规范化可以消除冗余、提高数据的可维护性、减少所需的 存储空间、维护数据的完整性。但规范化也带来了一些问题，如规范化将 塑坚查兰堡主堂堡堡墨 一一 属性分割到几个不同的实体中，查询时，经常要进行表间的连接。因此， 规范化时，通常达到第三范式。有时要求更低一级的范式，称为非规范化， 比如将一些重复的或不相关的数据放入一实体中，这是为了减少查询时进 行的连接操作。 ( 2 ) 安全性 数据库的安全，非常重要，保证数据库安全的常用手段如下： 视图定义和查询修改。为不同的用户定义不同的视图，可以限制各 个用户的访问范围。 访问控制。访问控制是对用户访问数据库各种资源的权力( 创建、 查询、增、删、改、执行等) 的控制。这是数据库安全的基本手段。数据 库用户分为：一般数据库用户、具有支配部分数据库资源特权的数据库用 户、具有d b a 特权的数据库用户( o b a 拥有支配整个数据库资源的特权) 【1 5 】。 数据加密。存入时须加密，查询时需解密，增加了开销。 跟踪审查。这是一种监视措施。 ( 3 ) 完整性 为了保持数据库的一致性和正确性，必须使数据库中的数据满足完整 性约束。关系数据模型完整性约束如下【1 2 】【1 3 】： 域完整性约束。属性值应是域中的值，这是关系模式规定的。属性 能否为n u l l ，也是域完整性约束的主要内容。通过限制数据类型，格式 ( c h e c k 约束和规则) 或可能值的范围增强域完整性。 实体完整性约束。每个关系( 相当于一个实体) 应有一个主键，每 个原组的主键值应是唯一的，主键的值不能为n u l l 。 引用完整性约束。实体完整性约束是一个关系内的约束，引用完整 性约束是不同关系之间或同一关系的不同元组间的约束。s q ls e r v e r 中， 要确保数据在另一个表的范围内，可用f o r e i g nk e y 约束。相关完整性确 保关键字的一致性，如关键字发生改变，则整个数据库中与这个相关的数 据都会发生变化。触发器【1 4 】【1 5 】是s o ls e r v e r 提供给应用程序和数 据库用于加强数据完整性的工具，为一种特殊的存储过程，在s q ls e r v e r 进行某个特定的表修改时由s o ls e r v e r 自动执行。触发器是针对个表 设计的，有删除触发器、插入触发器、更改触发器三种。 一般性完整性约束。又称用户定义完整性，允许用户对个别数据说 明一些约束及违反约束时的处理过程。 ( 4 ) 并发性 d b m s 可同时接纳多个事务，事务可在时间上重叠执行，则称这种执行 方式为并发访问。并发的目的：改善系统的资源利用率，改善短事务的响 应时间。 并发引起的问题。事务如不加控制地并发执行，会产生如下问题：丢 失更新，读脏数据，读值不可复现。并发所引起的问题来自对同一数据对 象的写一写冲突或读一写冲突，问题出在“写”上，只读事务并发执行不会 发生问题。并发控制的任务就是避免访问冲突引起的数据不一致。解决办 法：加锁。 使用锁确保用户不会对某个记录同时进行一个以上的修改。s o l s e r v e r 为自动进行锁的处理，但也可定制锁。s o ls e r v e r 使用3 类不同的锁： 共享锁，进行不能修改或更新的操作，如s e l e c t 语句。 更新锁，当s o ls e r v e r 要修改一页，然后在实际进行修改前又要 将更新页锁升级为排它页锁时，使用更新琐。 排它锁，进行数据的修改操作，如u p d a t e 、i n s e r t 或d e l e t e 语句。 用s o ls e r v e r 锁控制的项目： 页锁，一个2 k 的数据页或索引页，最普通的锁类型。 范围锁，一组由8 个2 k 数据页或索引页组成的连续页，只能用于 分配。 表锁，整个表的锁，包括所有数据和索引。 意向锁，一个特殊类型的锁，用于指示当前位于表上的页锁的类型。 银税联网系统是基于网络化的，必然存在多个用户同时操作的现象， 必然引发并发控制问题，须采取一定的s o ls e r v e r 锁控制项目。 3 2 2 4 数据库设计过程 m i s 系统的数据库设计具有的三个特征： 反复性，需反复修改才能完成。银税联网系统的数据库设计也是经 过多次反复，与用户多次交互才最终确定。 试探性，设计结果不唯一，设计的过程往往为试探的过程。由于银 税联网系统较为复杂，为了设计出最符合业务的管理模式，曾提出了几种 方案，再与用户协调。 分步进行，数据库设计常常由不同的人员分阶段进行。目的：技术 分工的需要，分段把关，保证设计的质量和进度。 数据库设计过程，一般分为四步： ( 一) 需求分析阶段。首先要确认数据库的用户和用途，收集和分析 相关信息，数据库设计人员要与该单位有关人员合作进行，产生系统流程 图、数据流图。需求分析的结果整理成需求说明书。 ( 二) 概念设计阶段。用概念数据模型，如e r 数据模型，表示数据 及其相互关系。概念数据模型与d b m s 无关、面向现实世界的数据模型。 ( 三) 逻辑设计阶段。将概念数据模型表示的数据模式转换成以d b m s 的逻辑数据模型表示的逻辑模式，要深入数据模式的规范化，满足d b m s 的各种限制，满足性能、存储空间等要求。改善数据库性能：( 1 ) 减少连 接运算( 连接是开销很大的运算) ；( 2 ) 减少关系的大小和数据量，关系 的大小对查询的速度影响颇大，有时为了提高查询速度，把一个大关系分 成多个关系是有利的。 塑坚盔兰堡主兰竺垒苎一 节省存储空间的调整：( 1 ) 节省每个属性所占的空间；( 2 ) 采用假属 性减少重复数据所占存储空间，如a 代表学号，b ( 所占存储空间较大) 代表经济状况，b7 代表经济状况类型，则a 一 b 可分解为两个函数依赖： a 一 b 7 b7 一 b ，适当的采用假属性可节省存储空间。 外模式可用视图定义。外模式的主要作用：( 1 ) 提供一定的逻辑数据 独立性，外模式屏蔽掉逻辑模式的变化；( 2 ) 更好地适应不同用户对数据 的需求；( 3 ) 有利于数据保密，外模式为用户划定了访问数据的范围，因 而有利于保密。 ( 四) 物理设计阶段。根据逻辑模式、d b m s 及计算机系统所提供的手 段和施加的限制，设计数据库的内模式，即文件结构、各种存取路径、存 储空间的分配、记录的存储格式等。数据库的内模式虽不直接面向用户， 但对数据库的性能影响颇大。 与d b m s 无关 的教据模式 外模式概 念和典型应 用程序 + 内模式 图2 - 2 数据库设计的基本过程 以上分析了后台的数据库系统m ss q ls e r v e r 及其设计原理，下面将 论述前台开发工具及方法。 2 2 3 前台开发工具及方法 2 2 3 1 开发工具p o w e r b u d e r s y b a s e 公司的工具产品p o w e r b u i l d e r 作为第一个快速应用开发工具， 提供了对面向对象编程的全面支持，采用第四代语言( p o w e r s c r i p t 及其 内嵌s q l 语言) 、数据窗口、易于使用的图形用户界面，很好地提高开发 人员的效率，同时，该工具遵守开放性原则，可访问不同数据源的数据。 p o w e r b u i l d e r 开发的分布式计算体系结构下客户端的应用，完成的主要是 是建立用户界面，与用户进行交互，如录入界面、可供打印的报表，当然 客户端应用也可以实现业务逻辑。服务器应用主要是实现业务逻辑，为客 户应用提供服务。数据库服务器管理的是事务逻辑和数据存取方面的工作 【1 6 】。 p o w e r b u i l d e r 6 0 工具具有如下特点： 可通过各种专用接口或o d b c 连接各种数据源。 包括一个o b j e c tl i b r a r y ( 对象库) 系统，该系统支持可由开发者专 用或共享的应用程序库。 库可用类似于t o o l b o o k 的系统b o o k 的方式使用。 系统中预定义了各种对象类，如窗口对象，菜单对象，使得开发变 得简单。 拥有数据窗口对象( d a t a w i n d o w ) 这个具有专利技术的智能对象。 利用该对象可以操作关系数据库的数据而无需编写s q l 语句。同时，数据 窗口拥有丰富的数据源和多种样式的数据显示格式，覆盖了绝大多数情况 下的需求。 数据显示风格丰富多彩。 使用面向对象的开发方式。 集成的开发环境，包括窗口、数据窗口、菜单的创建，数据库生成、 数据库管理、图形、报表、调试、编译等都在p b 的集成环境中完成。 支持多文档界面( m d i ) 、对象连接与嵌入( o l e ) 、动态数据交换( d d e ) 、 动态链接库( d l l ) 等常用技术。 拥有功能强大的编程语言p o w e r s c r i p t 。 p o w e r b u i l d e r 支持跨平台开发与交付。 - 可以将传统的c 1 i e n t s e r v e r 应用扩展到i n t e r n e t i n t r a n e t 模式 下。 继承一一可以生成新的窗口，用户对象或菜单，它们可从已存在的 同类型对象中继承定义。如果后来对父对象作了一个修改，则所有子对象， 孙对象均被自动地修改了。原型定义将包含在一个所有开发者都可能存取 的库中。 结构一一可以用一个预定义的顺序来组合变量，并且将他们当作一 个整体来调用。这对某些w i n d o w sa p i 调用是很有用的，这些调用需要以 参数传递的数据结构。 拖动和投放支持对象生成，可将所生成的对象拖动到另一个对 象之上引起各种动作。 p o w e r b u i i d e r 作为快速应用开发工具，提供了面向对象编程的全面支 持，所以本应用系统的开发采用了先进的快速原型法与面向对象编程法相 结合的方式。 2 2 3 2 快速原型法 软件开发模型中的瀑布模型遵循了软件生命周期，是从事软件开发最 常用的方法。瀑布模型可分为：问题定义、可行性研究、需求分析、总体 设计、详细设计、编码、测试、维护等阶段【1 7 】。但是，瀑布模型存在 着一些问题： - 阶段和阶段划分完全固定，阶段间产生大量的文档，极大地增加了 工作量。 由于开发模型呈线性，当成果尚未经过测试时，用户无法看到软件 的效果，并提出建议。 前面未发现的错误传到后面的开发活动中，可能会扩散。 而快速原型法具有解决上面所提问题的能力。快速原型法是迅速地根 据需求产生出软件系统的一个原型的过程。该原型要表现出目标系统的功 能和行为特征，但不一定符合其全部的需求。软件设计者利用原型得到系 统可用性的反馈信息；未来用户也利用原型得到宝贵的早期经验。快速原 型法的主要好处是可尽早获得更完整、更正确的需求与设计，而且可以直 接通过改进原型得到目标系统。用快速原型法进行软件开发可以快速快速 适应用户需求和多变的环境要求，但它必须以自动开发程序的软件工具为 支撑环境。 银行税务联网系统，存在着m i s 系统开发的共性：需求模糊或多变， 特别适合于运用快速原型法进行开发。p o w e r b u i d e r 的画笔功能可快速地 建立应用程序所需的一系列对象，可以很好的支撑快速原型开发。 2 2 3 3 面向对象编程技术 面向对象技术有四个方面的特征： 认为客观世界是有若干对象组成，任何事物都是对象，复杂的对象 有简单的对象组成。 把所有对象都划分成若干对象组成，任何事物都是对象，复杂的对 象由简单的对象组成。 把若干个对象类组成个具有层次结构的系统，在这个层次系统 中，下层的派生类和上层的基类具有相同的特性，这种现象称为继承。 对象之间仅能用传递消息互相联系。 因此，面向对象的方法( 0 0 ) 可写成： 0 0 = 对象+ 类+ 继承+ 信息 下面简单阐述一下面向对象的基本概念： ( 1 ) 对象：现实是中一个实际存在的事物，可以是有形的，也可以 是无形的，它构成系统的个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属 性进行相应操作以及对象名字组成。 ( 2 ) 类：具有相同属性及操作的一组对象的集合，它为属于该类的 全部对象提供了统一的对象描述，一个对象就是该类的一个实例。 ( 3 ) 消息：对象之间的通信，要求一个对象执行其某个操作，就是 向它发送一个消息，告诉对象干什么。一个消息由接收消息的对象、接收 消息的操作、提供操作完成所需的信息组成。 ( 4 )属性：类中所定义的数据，每个对象都有自己的属性值。 ( 5 )继承：用已存在的基类定义新类，新类可以是基类中所有的属 性，在加上新属性的结合。 ( 6 )多态性：指一个类所定义的属性和操作被继承以后，表现出不 同的数据类型和不同的操作。多态性允许同一对象同时属于几个类。 p b 进行应用系统开发，很大的优势在于能运用快速原型法和面向对象 编程技术。在银行税务联网系统中，面向对象编程技术得到了大量运用， 如窗口类、用户对象设计等。 对象的类描述：将描述的事物看成一整体，称为对象( o b j e c t ) 。事物 的属性可以分为基本的两部分，即内部状态( 性质) 和对数据的操作方法 及由此造成的对外部的影响，对象的数据用于描述内部状态，而代码完成 对数据的操作。因此，对象就是包含数据和代码的完全独立的实体。类( c l a s s ) 就是具有相同属性的所有对象的逻辑原形，是对象的规则和设计。同一类 的对象具有相同的性质和方法，每一具体的对象都是类的一个实体，创建 对象就是把类实例化。p b 中类是p b 对象如窗口、菜单、用户对象等；属 性是对象变量和实例变量；方法是事件及函数。对象具有如下三个特征 【1 7 】： ( 1 ) 继承性：指一个类可派生出新的类。新类能继承原类定义的性 质和方法，还能在原类定义的性质和方法之外加入自身定义的性 质和方法。通过继承性能形成类之间的层次结构，在上层中已经 定义的性质和方法能被下层直接继承使用，下层不需重新定义， 实现了代码的重复利用。这样下层的类只需专注于自身的新特性 描述，提高了程序设计的效率和程序组织的有效性。继承有如下 优点： - 提高开发效率。 使应用的对象保持致。 减少错误。 使维护容易。 - 当一类对象需要改变时，只改它们的祖先，子孙自动相应改变。 ( 2 ) 封装性( e n c a p s u fa t i 0 1 3 ) ：o o p 的核心技术，将数据和处理数 据的方法组合在类中，具有模块化和信息隐藏的特征。类只向外 界公布其具有p u b l i c 属性的数据和代码，这构成了类和外界的 接口。外界不能直接对类的内部状态进行修改，而只能通过这个 接口将信息传递给类，并由类定义的对内部数据进行操作的方法 进行内部修正。外界只能得到类进行操作所做出的反映。只要类 的接口不变，改变类内部结构、工作方式和实现就不会对整个程 序产生非预期的影响，因此对类的内部做任何优化都是安全的。 浙江大学硕士学位论文 p b 允许在对象上定义函数和事件，可将数据和处理程序封装在 对象上。封装性有如下优点： 屏蔽了复杂性。当要处理对象中的数据时，我们仅调用此对象 的函数和事件就可。至于函数或事件处理程序有多复杂，并无需知道。 提高了代码质量，使维护变得容易。修改对象上的程序不影响 接口。 ( 3 ) 多态性( p o ly m o r p h is m ) ：不同的类或对象对外界穿入的相同 信息能根据自身的性质做出不同的反映。多态性的意义：一是具 有相同名字的接口在不同类中能具有不同的意义和实现，二是具 有同一名字的函数可以具有不同的实现代码，调用时，根据传入 的参数不同，而调用不同的代码，这就是函数的重载。多态性有 以下优点： 提高了程序的可维护性。开发人员无需进行条件检查，以查看 在数据片上应当调用何函数。 使对象之间更为独立，并且，可对已有对象仅做最小的改变便 可增加新对象。 系统可不断发展，以适应事务环境的改变。 在p b 中可继承窗口、菜单、用户对象等。用继承的方法创建窗口， 后代窗口可以进行如下进一步处理： 改变窗口的属性。 在窗口中增加新的控制或修改现存的控制。 改变窗口的尺寸和位置。 为窗口及控制建立新的处理程序。 为窗口及控制扩展继承来的处理程序。 用新处理程序覆盖继承来的处理程序。 引用祖先的函数、结构及变量。 为该窗口定义函数、