（计算机应用技术专业论文）基于bs模式网络考试系统的研究与实现.pdf

摘要 基于b s 模式网络考试系统的研究与实现 摘要 随着计算机技术的迅猛发展，学校教学和管理的信息化发展也有长足 进步，硬件水平不断提高，为实现无纸办公提供了坚实的物质基础，从软 硬件双方面把学校建设成一流的信息管理、教育教学的平台。网络考试系 统立足于教育单位，本着减轻教师工作负担、提高工作效率、优化学生考 试流程的原则进行开发工作，主要由用户身份验证模块、人员管理模块、 人员信息查询模块、试题管理模块、试题信息查询模块、课程管理模块、 课程查询模块、设置试卷参数模块、定制生成试卷模块、考生交卷模块、 试卷管理模块、试卷查询模块、成绩分析模块、查询成绩模块等组成。用 户角色分为三类，管理员、教师、考生，其中管理员：权限最高，可以管 理教师、管理课程，对教师、课程进行查询、添加、修改、删除工作；教 师：权限界于管理员与考生之间，可以管理学生、管理试题、管理试卷、 阅卷判分、对成绩进行排序、分析汇总；考生：权限最低，可以查询自己 各门课程的成绩、参与某门课程的考试。使用本系统可实现多门课程的无 纸化考试，比传统的考试模式节省人力财力和时间，提高了考试的公平性， 具有较强的实用价值。 文中首先讨论了考试形式的现状，并针对现状引入了网络考试系统。 在对几种网络考试软件进行比较后，得出其优缺点，根据本单位的实际情 况设定了相应的功能模块并建立数据存储结构。 黧京化工大学誓程联圭学位论文 其次研究了当前流行的网络编程模式，确定了本软件的开发环境，系 统选用的开发软件是的u il d e r 2 5 ，后台数据库为s q ls e r v e r2 0 0 0 。 最后探讨了利用网络进行无纸化考试的安全性问题及解决方案。 关键词：j s p ，b s 模式，数据库，网络考试，安全 i i 摘要 t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n to f o n l i n e e x a m i n a t i o ns y s t e mb a s eo nb r o w s e r s e r v e r m o d e a b s t r a c t w i t ht i l ef a s t d e v e l o p m e n t o ft h e c o m p u t e rt e c h l l o l o g y ， t h e i n f o r m a t i o n - b a s e ds c h o o lt e a c h i n ga n dm a n a g e m e n th a sm a d e g r e a tp r o g r e s s t h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fm eh a r d w a r eo f ! f e r st h es o l i d 如n d a m e mf o r t h en o - p a p e ro m c ew o r k t h ea d v a n 胁g e so ft h eh a r d w a r ea n ds o r w a r em a k e i tp o s s i b l et ob u i l dm es c h o o li n t ot h ef i s t c l a s sp l a t f o r mf o rs c h o o l i n ga n d i n f o m a t i o nm a n a g e m e n t 1 1 1 eo n l i n ee x 锄i n a t i o ns y s t e mt a k e se d u c a t i o na s i t sb a s e ，a n di sd e v e l o p i n gu n d e rt h ep r i n c i p l e so f r e d u c i n gt e a c h e r s w o r k i n g p r e s s u r e ，i m p r o v i n gt h ew o f b n ge f j f i c i e n c y m a k i n gb e t t e rt h es t u d e n t s e x 锄 p r o c e c i u r e s ni sm a d eo f8p a r t s t h e ya r et h es y s t e m so ft h eu s e r si d t，-o l d e n t l t l c a t l o n ， e x 锄m e r s 7 m a n a g e m e n t ， e x 锄 m a n a g e m e n t ， c o u r s e m a n a g e m e n t ，p 印e r sg e n e r a t e d u n d e rc e r t a i n r e q u i r e m e n t s ，p 印e r s m a n a g e m e n t ，r e s u l t 。a n a l y s i s ，a n dr e s u l t - i n q u i r i n g t h eu s e r sa r et h em a n a g e r ， t e a c h e r sa n d 咖d e m s e a c hp l a y sar o l e t h e m a n a g e rh a st h e 掣e a t e s tr i g h to f m a n a g i n g t h et e a c h e r sa n dc o u r s e s ，、h i l et h et e a c h e r s r i g h ti sl o w e rt h a nt h e m a n a g e rb u th i 曲e rt h a nt h es t u d e n t s t h e yc a nm a n a g et h es t u d e n t s ，e x a m s ， e x 锄p 印e r s ，e x a me v a l u a t i o na 1 1 dr e s u l ta n a l y s i s t h es t u d e n t sh a v et l l e i i l 托京葶 ：羔大学工程颂学位论文 l o w e s tr i 出。n e ya r eo n l ya l l o w e dt oi n q u 沁m e i rr e s u ho fe 础e o 粥e ，糖d p a r t i c i p a 蔓ei nac e r t a m 麟囊趣+ c o 黻p 鑫北d 专。也e 螺蠢d i t i o n 越馘a m 撖撕触m d e l s ， s 醛c hs y s 据擞m 呔e st n j e 搬en 0 巾印嚣e x 锄i n a t i o 魏s ，w h i e 魏s a v e s 斑et i m e 鞭l j i m o n e y 锵e d e d 薹t 越s o 鑫s 瓣瓣协e 蕊m e s s fm ee x 濉，h e 稳c 魏科e 鑫l 戎o f 、谶 毽e f i r s 熏眵t h i sp a p e r 趱s c u s s e s 霸融a c t 珏鞋i 锣o fe x a m 孙姗，i n t 硒d u c e dt 1 1 e o 致l i 黼e x a m i n a t i o 娃 s y s t c m s i t hc o m p a r e s o v e r a lo n l i n ee x a m i n a t i o n s o 最，e d u c e dt h e i rm 研t 姐ds h o r t c o m i n g b a s e do no u r 姒i tf a c t ，舭l m e 峨 觚i o nm o d u l ea n dd a t as t o r a g e ss t m 溉 s e c o 懿d 妙 也i s p 紧e ri 簸v e 始g 魏主e d 壤e 羔疑。遘e l o f堇l e 弘 约藿爱 舯掣粼e ，e o 熊囊掇e d 也e 薹le 搬p l d e 羚d s 鼹v i 抛鞑e 嫩豫s o 热磁u s e di 蕤搬e 跚t e m 瓣却j 祥a ，j a v a s c r i p t ，w i mm es q ls e 锻2 0 0 0 豁m 曲k i n g 龇a b a s e a tl a s tt h 主sp a p e rd i s c u s s e sm es e c u r i 锣a n ds o l u t i o no ft h en o p a p e r e x a m i n a t i o n s sp r e c e p t 髓yw o 妯s ： j s 只b 妁w s 利s 洲眺b a s e ，观l i n ee x 黝，s e c 谳锣 i v 符号说明 符号说明 c s ( c l i e 州s e r v e r ) b s ( b r o w s e r s e r v e r ) i e ( i n t 锄e te x p l o r e ) a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) j s p ( j a v as e e rp a g e s ) m i s ( m 锄a g e m e n ti n f o m a t i o ns y s t e m s ) j d b c ( j a v ad a t ab a s ec o i l i l e c t i v 埘) e j b ( e i l t e 印r i s ej a v a b e a l l ) o d b c ( o p e n d a t a b a s ec o 肌e c t i v i 妫 s s l ( s e c u r es o c k e tl a y e r ) c a ( c e n i f i c a t ea u t h o r i 奶 c s p ( c 巧p t o g r 印l l i cs e r v i c ep r o v i d e r ) i x 客户机服务器 浏览器服务器 i n t e m e t 浏览器 活动服务器页面 j a v a 服务面页 管理信息系统 j a v a 数据库连接 企业级的j a v a b e a l l 开放数据库互连 安全套接字 数字证书认证 加密服务提供程序 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：兰鳖日期： 如遇垂垒圜丛臼 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名：出垫 导师签名： 第一章绪论 1 1 论文研究背景 第一章绪论 到目前为止，考试仍然是选拔人才较为有效的方法，考试选才可以减少用人方面 的腐败，其平等择优的精神具有恒久的价值。纵观中国历史上的各种制度，可以发现， 科举是其中历史最久、变化最小却又影响最大的一项。自隋朝科举建制后，经过千余 年的运行，科举已成为一部结构精细复杂的制度机器，其整体运作设想非常周全已达 到相当惊人的地步。由于科举取士关系重大，且历时久远，其积极功能与消极影响都 十分巨大，科举也曾遭遇了各种议论，争论的结果是科举数次被废，又被数次恢复。 因为旨在选拔“精英”以治国的科举制与儒家政治理论十分吻合，有非常适宜科举制 生存的文化土壤【lj 。而且，由于科举是普通知识分子获取政治特权、经济利益和社会 地位的最佳乃至唯一渠道，对知识分子的诱惑力非常大，科举选拔出来的各级官员一 般都对朝廷忠心不二，从而使封建统治机器运行达千年之久。与此同时，封建统治者 为使“天下英雄入吾彀中”，又不惜代价精心保养和维护着科举这部精细繁复的人才 筛选机器【2 】。如果说，在科举具有强盛生命力的诸多原因中，与儒家理论相适应这一 原因是封建时代所特有的，那么，“一切以程文为去留”的公平竞争、择优录取这一 因素则超越了封建时代，是科举制得以长期存在的根本原因。科举考试的公平性从一 开始即为人所识。早在唐末五代时，就有人感叹科第之设，使有才干的草民得以出人 头地，无其才的王孙公子沉迹下僚。到明代，科举已被人们视为天下最公平的一种制 度，以致时人有“科举，天下之公；科举而私，何事为公”之训3 1 。历史一再说 明，在古代中国这样一个深为人情、关系、面子所累的国度，以荐举为核心的任何一 种选才方法或制度最终必然出现权贵把持、徇私舞弊之弊病。唯有以考试为核心的科 举制度，方从制度上堵住了“任人唯亲”之漏洞。但随着官场的腐败和考试内容的僵 化，科举制度在清朝末年退出了历史的舞台。新中国成立后，教育事业得到了飞速发 展，普通人也获得了学习的权力和机会，大批的学校拨地而起，但考试这种形式被延 续了下来，现在考试已经成了我们最为司空见惯的事情。在早期由于当时软硬件条件 的限制，大多数考试采取的形式都是笔试，组织一次考试至少要经过5 个步骤，即人 工出卷、考生考试、人工阅卷、试卷分析和成绩评估。这其中的每一个环节都是非常 繁复的，工作量非常大，给老师造成了沉重的负担；传统考试的资源浪费也很严重， 同时由于人为因素还可能造成分数统计的错误，且在考试过程中很难杜绝作弊现象， 这就出现了公平形式下的不公平现象。传统考试的局限性还不只这些，由笔试形式的 限制，为每个考生都出一份试卷是不现实的，一份试卷可能被多人多次使用，不能及 时、有效的更新，学生通过死记硬背来应付考试并不利于考生对知识的学习，也不利 北京化工大学工程硕士学位论文 于教育产业的健康发展，传统考试形式已初显弊端。 计算机技术的发展为把考试形式从纸上做答搬到计算机上进行提供了可能，数据 库技术及网络技术的普及为实现网络考试打下了坚实的物质和理论基础。 数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库 。经历了人工管理阶 段；文件系统阶段；数据库系统阶段；高级数据库阶段。使用数据库可以带来许多好 处：如减少了数据的冗余度，从而大大地节省了数据的存储空间：实现数据资源的充 分共享等等【4 】。此外，数据库技术还为用户提供了非常简便的使用手段使用户易于编 写有关数据库应用程序。无论使用哪一种数据库管理系统，由它们所建立的数据库文 件都可以看成是具有相同性质的记录的集合，因而这些数据库文件都有相同的特性： 文件的记录格式相同，长度相等。 不同的行是不同的记录，因而具有不同的内容。 不同的列表示不同的字段名，同一列中的数据的性质( 属性) 相同。 每一行各列的内容是不能分割的，但行的顺序和列的顺序不影响文件内容的表 达。 数据库技术是一门生命力很强的学科，随着信息需求量的不断增加，对数据存储 技术也提出了更高要求，在互联网日益发展、壮大的背景下，在因特网普及浪潮持续 高涨的情况下，数据库技术也得到了长足的发展，当前主流的数据库系统有s q ls e n ，e r 、 o r a c l 、m y s q l 、a c c e s s 等。 互联网时代的到来和飞速发展，将我们带入了信息爆炸的时代，学校传统的管理 方法和办学水平都受到了极大的挑战。i n t e m o t 技术持续迅猛的发展，为传统的办学 提供了新的模式。绝大部分学校都已接入互联网并建成校园网平台，以现代计算技术、 网络技术为基础的数字化教学正在朝着信息化、网络化、现代化的目标迈进。与网络 技术、数据库技术相结合的新型办学模式正在成为潮流。 1 2 网络考试系统的研究意义 近几年来，借鉴发达国家的成功经验，结合我国的实际情况，伴随着网络应用的 不断扩大，远程教育和虚拟大学的出现，网络应用正不断深入人心。人们迫切要求利 用网络技术进行在线考试，来提高了考试的质量，突出公正和客观性，减轻组织及保 障工作的负担，提高工作效率。于是许多教育教学类的在线考试软件应运而生，高等 学校，企事业单位也都纷纷组织研究此类应用的解决方案，并研制开发了大量的不同 类型计算机在线考试软件，有力地推动了我国网络化在线考试的发展水平，并积累了 大量有价值的经验。 2 第一章绪论 网络考试系统针对本单位的实际情况进行研发，可用于同常考试和平时练习，系 统会鸯动对客观题判分，根据设定生成试卷，进行试卷分析等工作，省去? 传统考试 中的出卷、印刷等流程。在此研发的网络考试系统，旨在探索一种以计算机网络为基 础的考试模式。通过这种新的模式，激发学生的学习热情，真正实现考试的公平性和 公正性，减少资源浪费，把教师从繁重的日常考试管理工作中解脱出来，从_ 丽促进教 育的发展。 1 3 网络考试系统的研发现状 目前存在的考试系统从结构上可分为三种，单机结构、客户机服务器结构、浏 览器服务器结构。 ( 1 ) 单机结构的考试系统 在每台计算机中安装完整的考试系统，即不依靠网络，在单独的计算枫中完成整 个考试过程。其优点是实现简单、开发难度小、不需要网络支持、系统成本低；但这 种考试系统存在着维护和升级的困难，需要大量入力以实现考题的一致性和考试信息 的收集，自动纯程度和效率较低，不适应大规模的考试，属予早期的计算机考试系统 结构。 ( 2 ) 客户机服务器( c s ) 结构的考试系统 利用计算机局域网络，每台计算机( 客户螭) 通过安装必要豹软件才能与服务器 端相互通信。由于利用了计算机网络，不再需要大量入力以实现考题的一致性和考试 信息的收集，自动化程度和效率较高。但由于其结构特点，只适用于一定范围的网络 内部( 局域网) ，范围难以扩展，可以通过改进通信协议，对该结构进行改造，使其 适用予雯广的网络范圈( 广域网) ，但由于需要安装客户端程序，维护和升级同样存 在困难。 ( 3 ) 浏览器朋艮务器( b s ) 结构的考试系统 这种考试系统一般是基于嚣e b 的，可应用予广域霹或局域瓣，客户端是一个标准 的浏览器( 如i n t e r n e te x p l o r e 浏览器) ，用户在客户端通过i e 访问服务器，不需要 在客户端安装任何软件，所有应用程序都放在服务器端( w e b s o r v e r ) ，而w e b s e r v e r 与数据库和应用服务器的紧密结合，使得这种模式的应用范围不断扩大，优势更加突 出，便于扩充应用、升级维护瑟l 。 这三种结构在实际中都有所应用，但目前单机结构较少，早期的计算机等级考试 就采用的是这种结构，更常见的是后两种，即客户机服务器( c s ) 结构和浏览器 服务器( 转s ) 结构，下面列举一些当翁较流行的网络考试软件。 j 艺京化工大学z 程鼷学位论文 清华泰豪网络考试系统 “清华泰豪网络考试系统是多功能辅助教学系统，具有教学题库管理、自动试 卷生成、网上测验、网上练习、自动成绩统计分析等多项功能，全面覆盖教学过程中 练习、测验、教学效果信息反馈的所有环节。系统安装分布于题库服务器、普通教师 机、监考教师机、学生机等多台计算机上，适用于电子教室环境，是校园网软件系统 的的重要组成部分。该系统可广泛使用到各种网络教学环境中，进行网络化的练习、 测验、成绩统计等教学工作。该系统主要的缺点是题型比较少，以选择题和填空题为 主，系统使用复杂，需要安装相应的教学系统作为支撑。 信心网上考试系统 信心网络考试系统采用a s p s q l 编写。主要功能有试卷可设置科目，分类进行考 试：试题分为“填空题 、“单项选择题”、“多项选择题 、“判断题”四类，考 生开始考试后，自动计时，并随机生成一份试卷( 管理员在后台生成的试卷，只是规 定各种题型包含几道题譬，并不规定具体是哪道题) 。这时候假如考生的电脑发生异 常死机，在重启后再次进入考试系统时，考试系统可自动带考生进入死机前已经参加 的考试，并恢复考试已经完成的题舀。考试时间到后，系统自动交卷并显示考生成绩。 管理后台可查看每位考生考试后的成绩，并显示每位考生每份试卷的具体答案。考试 完成后，由管理员发布考试成绩，发布后，学生可态询自己的成绩及具体答题情况。 假如管理员没有发布考试成绩，则学生只能查询到囱己的考试成绩，但不能看到具体 答题情况。该系统的主要缺点是不能有效的组织统考试，不支持主观题型。 网络考试系统( e s 在i n t r a n e t 、i n t e r n e t 上实现无纸考试，全部采用b s 结构。考试系统是一套 电子化考试集成软件，主要功能如下：能运行在局域网和互联网：多种题型：判断题、 听力题( 可以在线播音，可以控制播音次数) ，单选题、多选题、填空题、阅读题、画 图题( 根据画图回答问题，根据闯题殛图) ，作文题。可以通过系统状志看出考生当前 的状态，如：考生己登录、考生正在考试、考生己交卷、没有参加考试等：能设置考 试各种题型的题目数，题型，多功能组卷，可以所有的试题相同，但题目顺序不同， 也可以所有的试题随机，还能手工选题，这样有效地防止了考生作弊，组出来的试卷 可以直接打印；考试系统能对多选题、填空题进行精确和模糊评分。如多选题采用模 糊计分的话，考生选对一小题就可加l 4 的分，否则要全选对才加分。考试系统在考 试时有正式考试和测试之分。能分权管理，对系统中的功能可以分别授权，如某管理 员只能出题，某管理员只能打印成绩等：在线查分功能，；在考完之后考生即可查分。 如果考生中途由于某种原因( 如：死机、停电等) ，造成考生无法继续答题、交卷，考 生可以重起计算机，将会抽到同样的试题。该系统不支持相应的软件环境，如编程环 境，比较适合于外语考试。 清正一专业网络考试系统 4 第一章绪论 清正一专业网络考试系统是一款基于w e b 方式的专业网络考试系统，只需要在 w e b ) 服务器上安装本程序即可，客户端使用操作系统自带的浏览器，完全免安装。清 正一专业网络考试系统采用美国微软公司最新的n e t 框架和专业大型数据库m ss q l s e r v e r + ) ( m l 技术，支持多媒体试卷，用户可以在试卷中插入声音、图像、影片等文件， 让您的试卷图、文、影、声并茂。可以采用3 种方式自由组卷( 自动、用户从题库中 选择、人工输入) 。它可以支持英语中独有的语音辨析题、阅读理解题。可以在试题 中的任意地方插入影片、声音、f l a s h 等文件，对于听力测试是最好不过的选择了。 可以用编辑过的试卷安排考试，也可作为练习卷，让考生自我测试使用。该考试系统 较适合于英语考试，不易直接用于其他科目的考试系统之上。 汇杰网络考试系统 功能特点：基于先进的网络编程技术，运行于w 仆附t 4 0 w i n 2 0 0 0 操作系统； 集网络出题、联机考试、网上自测、实时评判、考试成绩分析评估于一体的大型教学 考试管理系统。系统分为小学版、初中版、 统计分析方面很有特色，适合于学生自测， 有很大的局限性。 高中版等各种版本。该系统在题库管理与 但没有网络评卷等模块，因此系统的功能 a 1 除智能化考试服务系统 国外比较有影响的计算机考试系统，是a o c a 公司的产品，主要目标是模拟真实 考试环境，特别适合计算机操作性题目的考试。觚a 在产品和服务中使用的核心技术 包括：d s t 技术( 动态模拟考试技术) 、r e t 技术( 真实环境考试技术) 、s 玎技术( 全 真环境下动态转换技术) 、l a s 技术( 智能化考试结果判定技术) 、z n m 技术( 智能化、 非线性多元组卷模板技术) 。但a t a 考试软件更多的是用于开展计算机信息技术的考 试，考试的管理也基本上由a t a 公司专人负责，这对于考试环境、内容随着时代的 发展而发生很快变化的各类考试来说，具有相当的局限性。 计算机等级考试 分为网络版和单机版，使用真实的考试环境，在考试之前，社会考试中心提供相 关的报名、考务安排等软件，然后在开始考试时，将题库统一安装在各考点的服务器 上。单机版则需要管理员在每台计算机上安装考试系统，考试结束后用软盘或网络统 一回收考生试卷，这种考试方式，不仅需要大量的人力物力，而且容易出现漏收，考试 结果以文件的形式保存，安全性能不高【6 1 0 上述考试系统多是面向社会人员用于取证或自学，对学校日常考试的支持相对较 少，而学校却是考试最为频繁和密集的地方，学校考试中涉及的学科、内容也是最多 最复杂的。受环境的制约，长期以来，学校的考试仍以笔试为主，多为闭卷。 本人认为在学校没有普遍使用计算机网络进行考试有以下几个原因： 考试时间比较集中，造成场地、设备紧缺。 同一门课程对不同专业的学生要求不一致。 j 匕京化王大学王程硕士学镶论文 缺少考试平台及题库。 今后网络考试的发展有以下几个方面： 信息集成化。建立一个考试平台，对有关科目考试的信息进行集成化管理， 根据需要更换题库即可。 信息共享化。为推动网络考试技术的发展，不仅需要对考试信息、试卷进行 集中管理，还需对考试结果进行分析和共享，对较成熟的经验与理论分析方法进 彳亍共用。 提高数据的安全性。 1 4 本课题的研发目标 ( 1 ) 立足于本单位的实际情况，建立无纸化网络考试系统，进一步提高办学效益 和现代化水平。帮助主管考试的人员提高工作效率，实现考试信息管理以及考试流程 的系统化、规范化和自动化。 ( 2 ) 通过使用本系统可以访问互联网轻松设置审批考试，不论主管考试的管理人 员身在何方，考试结束后也不要传统的繁琐阕卷过程，实现无纸化考试。 ( 3 ) 网络考试作为网络教育的一种，是随着通讯及信息技术和校园网的发展而出 现的新的网络应用，它所带来全新的教育观念、教育技术及教育模式在我国正受到前 所未有的关注。希望通过网络考试系统的研发，完成一个传统考试与现代网络技术结 合的尝试和挑战，推动本单位网络教学的发展。 6 北京化工大学工程硕士学位论文 2 1 技术路线 第二章研究方案 网络考试系统的实现技术有多种，可以采用传统的客户机服务器( c s ) 型的m i s 型架构，即试题内容放在远程的服务器上，在考试机上安装考试应用程序和数据库客 户机配置，因此每次考试时要对机器进行安装、配置，这样一来考务工作比较烦琐； 而且考试程序放在客户机上，安全性也受到一定影响。另外一种考试系统采用w e b 技 术实现。w e b 技术超越了传统的“客户机服务器”两层结构，采用了三层体系结构： 用户界面层事务层数据库层【7 】。将应用程序及数据库安装于服务器上，客户机无需 要安装软件，通过i e 访问考试系统，因此w e b 结构更加安全、使用也更加方便。 现将两层结构与三层结构比较如下： ( 1 ) 两层c s 结构的缺点 传统的两层客户服务器模式比较适合于小规模、用户较少、单一数据库且在安 全、快速的网络环境下( 例如局域网) 运行。但是，随着应用系统的规模不断扩大， 复杂性越来越高在多用户、多数据库且非安全的网络环境下( 例如：i n t e r n e t ) ，这种 两层结构的应用模型将无法适应【8 】。而且传统的两层结构还存在以下缺陷： 它是单一服务器且以局域网为中心的，所以难以扩展至大型企业广域网或 i n t r a n e t 。 受限于供应商，程序的升级维护必须由供应商重新开发扩展。 软、硬件的组合及集成能力有限；在软件上呈现出胖客户端，用户必须在客 户端安装特定的客户端应用程序，而且企业的业务逻辑都写在客户端应用程序中，程 序维护困难，程序升级需要每个客户端都要安装新的客户端应用程序，同时，对于程 序开发商来说，程序模块的重用性差，各个模块相对独立。 c s 模式很难管理大量的客户机。 基于以上原因，传统的c s 模式已经不能适应发展的需要，随着网络技术的普及 和用户需求的进一步提高，三层w 朗模式应运而生。 ( 2 ) 三层w e b 结构的优点 三层客户服务器模式( 以下简称三层模式) 在两层模式的基础上，增加了新的 一级。这种模式在逻辑上将应用功能分为三层：用户界面层、事务层、数据库层。用 户界面是为客户提供应用服务的图形界面，有助于用户理解和高效的定位应用服务。 事务层位于用户界面层和数据库层之间，专门为实现企业的业务逻辑提供了一个明确 的层次，在这个层次封装了与系统关联的应用模型，并把用户界面层和数据库代码分 开。这个层次提供客户应用程序和数据服务之间的联系，主要功能是执行应用策略 7 第二章研究方案 和封装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序。数据库层是三层模式中最底 层，他用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对数据的请求。 三层模式的主要优点为： 良好的灵活性和可扩展性。对于环境和应用条件经常变动的情况，只要对应 用层实施相应的改变，就能够达到目的。 可共享性。单个应用服务器可以为处于不同平台的客户应用程序提供服务， 在很大程度上节省了开发时间和资金投入； 较好的安全性。在这种结构中，客户应用程序不能直接访问数据，应用服务 器不仅可控制哪些数据被改变和被访问，而且还可控制数据的改变和访问方式。 增强了企业对象的重复可用性。“企业对象”是指封装了企业逻辑程序代码， 能够执行特定功能的对象。随着组件技术的发展，这种可重用的组件模式越来越为软 件开发所接受。 三层模式成为真正意义上的“瘦客户端，从而具备了很高的稳定性、延展性 和执行效率。 三层模式可以将服务集中在一起管理，统一服务于客户端，从而具备了良好 的容错能力和负载平衡能力。 从安全性和易维护性考虑，本系统采用三层结构，可以让用户通过浏览器直接访 问位于服务器上的试题以及对系统进行远程维护。 2 2 技术措施 程序的开发是基于w i n d o w s2 0 0 3 操作系统，使用了当前流行的动态网页编程技 术和s q l 数据库存储技术实现的。 2 2 1 动态网页开发语言的选择 服务器端程序的实现技术很多，目前比较i 龟行的技术有a s p 、p h p 、j s p 等。本课 题选用j s p 做为动态网页开发语言，j s p 相对其它动态网页编程技术有如下优势，以 与a s p 技术对比为例： ( 1 ) j s p 的效率和安全性更高，a s p 以源码形式存放，以解释方式运行，每次a s p 网页调用都需要对源码进行解释，运行效率不两。另外，i i s 的漏洞曾使得许多网站 源程序大曝光。j s p 在执行以前先被编译成字节码( b y t ec o d e ) ，字节码由j a v a 虚 拟机( j a v av i r t u a lm a c h i n e ) 解释执行，比源码解释的效率高；服务器上还有字节码 的c a c h e 机制，能提高字节码的访问效率【9 】。第一次调用j s p 网页可能稍慢，因为它 被编译成c a c h e ，以后就快得多了。同时，j s p 源程序不大可能被下载，特别是j a v a b e a n 8 北京化工大学工程硕士学位论文 程序完全可以放到不对外的目录中。 ( 2 ) j s p 的组件( c o m p o n e n t ) 方式更方便 a s p 通过c o m 来扩充复杂的功能，如文件上载、发送e m a i l 以及将业务处理或者 复杂计算分离出来成为独立可重复利用的模块。j s p 通过j a v a b e a n 实现了同样的功能 扩充。在开发方面，c o m 的开发远比j a v a b e a n 复杂和繁琐，学会a s p 不难，但学会开 发c o m 可不简单。而j a v a b e a n 就简单多了。在维护方面，c o m 必须在服务器上注册， 如果修改了c o m 程序，就必须重新注册，甚至必须关机和重新启动。j a v a b e a n 则不需 要注册，放在c l a s s p a t h 包含的目录中就行了。如果j a v a b e a n 进行了修改，则j s w d k 和t o m c a t 需要关闭和重新运行( 但不是关机) ，但其开发者已经许诺将在以后的版本 中做到不需要关闭服务器就使修改生效。另外j a v a b e a n 是完全的o o p ，可以针对不同 的业务处理功能方便地建立一整套可重复利用的对象库，例如用户权限控制、e m a i l 自动回复等等。 ( 3 ) j s p 的适应平台更广 a s p 目前仅适用于n t 和i i s 。虽然u n i x 下有c h i l i s o f t 的插件来支持a s p ，但是 a s p 本身的功能有限，必须通过a s p + c o m 的组合来扩充，u n i x 下的c o m 实现起来非常 困难。 ( 4 ) j s p 语言 j s p 就是j a v a ，只不过它是一个特别的j a v a 语言，加入了一个特殊的引擎，这 个引擎将h t t p s e r v l e t 这个类的一些对象自动进行初始化好让用户使用，而用户不用 再去操心前面的工作。同时这个引擎又引入了 j a v ar u n t i m eb i nc o d e ( c l a s s 文件) ，这就是为什么我们第一 次运行j s p 时c p u 运行能达到很高的原因，它实际上是调用了j s p 引擎来生成j a v a 文件，再用j a v a c 来编译它到c l a s s 文件，这才能去执行它。同时也说明了在第一次 运行以后，速度为什么那么快的原因，只要这个j s p 文件不改变那么这个操作就不再 会进行了( 除非你删除了c l a s s 文件) 。j a v a 有什么功能，j s p 就有什么样的功能。 2 2 2 数据库的选择 数据库也有很多类型，常见的有0 r a c l e 、m y s q l 、d b 2 、s q ls e r v e r 系列等，由 于操作系统选用的是微软的w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r ，鉴于同厂家的产品相互支持会较 好的原则，数据库选择了s q ls e r v e r2 0 0 0 企业版。s q ls e r v e r 是由微软开发的关 9 第二牵研究方案 系型数据库管理系统，是1 | ；| f e b 上最流行的用于存储数据的数据库，它己广泛用于电子 商务、银行、保险、电力等与数据库有关的行业。s q ls e r v e r 提供了众多的骤e b 和 电子商务功能，如对) ( m l 和i n t e r n e t 标准的丰富支持，通过w e b 对数据进行轻松安 全的访问，具有强大的、灵活的、基于w e b 和安全的应用程序管理等。而且，由于其 易操作性及其友好的操作界面，深受广大用户的喜爱。s 让s e r v e r2 0 0 0 具有如下特 点： ( 1 ) m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 能提供超大型系统所需的数据库服务。大型服 务器可能有成千上万的用户同时连接到s 钆s e r v e r2 0 0 0 实例。s q ls e r v e r2 0 0 0 为 这些环境提供了全面的保护，具有防止问题发生的安全措施，例如，可以防止多个用 户试图同时更新相同的数据。s q ls e r v e r2 0 0 0 还在多个用户之间有效地分配可用资 源，比如内存、网络带宽和磁盘i 0 。 ( 2 ) 超大型i n t e r n e t 站点可将其数据分开存放在多台服务器上，从而使处理负 荷分散到多台计算机上，伎站点能为成千上万的并发用户提供服务。 ( 3 ) 可以在螽计算机上运行多个s q ls e r v e r2 0 0 0 实例。例如，4 一个为其它许 多组织提供数据库服务的组织可为每个客户组织单独运行一个s q ls e r v e r2 0 0 0 实 例，而全部实例可集中在一台计算机上。这样，赣隔开了每个客户组织的数据，同时 又使服务组织只需管理一台服务器计算机从而减少了费用。 ( 4 ) s q ls e r v e r2 0 0 0 应用程序可在装有s 虬s e r v e r2 0 的计算机上运行。该 应用程序通过w i n d o w s 进程问通讯( i p c ) 组件( 例如共享内存) 丽非通过网络连接 到s 蛆s e r v e r2 o 。这使s q ls e r v e r2 0 0 0 得以应用于应用程序必须在本地存储 数据的小型系统中。 ( 5 ) 大型w e b 站点和企业级数据处理系统通常会生成大量的数据库处理，超出了 一台计算机的支持能力。在这些大型系统中，数据库服务由组成数据库服务层的一组 数据库服务器提供。s q ls e r v e r2 0 0 0 不支持采尉平衡负荷的聚集形式建立数据库服 务层，但支持跨自主服务器组分存数据的机制。尽管每个服务器需分开管理，但组内 的各个服务器可共同分担数据库处理负荷f l0 1 。 2 2 3 数据库连接技术 ( 1 ) o d b c ( o p e nd 鑫t 曲8 s ec o 髓e e t 主￥i t y ，开放数据库互连) 技术 是微软公司开放服务结构( w o s a ，w i n d o w so 辨ns e r v 主e e sa r e h i t e e t 毽r e ) 中有关 数据库的一个组成部分，它建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准a p i ( 应用程序编程接嗣) l l u 。这些a p i 利用s q l 来完成其大部分任务。0 d b c 本身也提供 了对s 让语言的支持，用户可以直接将s 札语句送给b c 。 一个基于0 d b c 的应用程序对数据库的操作不依赖任何d b 鹾s ，不直接与d 醐s 打交 l o 北京化工大学工程硕士学位论文 道，所有的数据库操作由对应的d b m s 的o d b c 驱动程序完成。也就是说，不论是f o x p r o 、 a c c e s s ，m 1 s q l 还是o r a c l e 数据库，均可用o d b ca p i 进行访问。由此o d b c 的最大 优点是能以统一的方式处理所有的数据库。 ( 2 ) j d b c ( j a v ad a t ab a s ec o n n e c t i v it y ，j a v a 数据库连接) 技术 j d b c 是一种用于执行s q l 语句的j a v aa p i ，可以为多种关系数据库提供统一访问， 它由一组用j a v a 语言编写的类和接口组成。j d b c 为工具数据库开发人员提供了一个 标准的a p i ，据此可以构建更高级的工具和接口，使数据库开发人员能够用纯j a v a a p i 编写数据库应用程序l l 刭 ( 3 ) e j be n t i t yb e a n 技术 e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n ) 作为s u nj 2 e e 体系的核心部分，是s u n 力推的企事 业级开发首选，e j be n t i t y目前仍然是s u nj 2 e e 白皮书所最为推荐的j a v a 持久 化技术【1 3 】。e n t i t yb e a n 作为e j b 规范的一部分，功能强大，但使用不方便。 ( 4 ) j d o ( j a v ad a t ao b j e c t ) 技术 j d 0 是j a v a 对象持久化的新的规范，也是一个用于存取某种数据仓库中的对象的 标准化a p i 。j d 0 提供了透明的对象存储，因此对开发人员来说，存储数据对象完全 不需要额外的代码( 如j d b ca p i 的使用) 【1 4 j 。另外，j d 0 很灵活，因为它可以在任 何数据底层上运行。j d b c 只是面向关系数据库( r d b m s ) j d o 更通用，提供到任何数 据底层的存储功能，比如关系数据库、文件、x m l 以及对象数据库( o d b m s ) 等等，使 得应用可移植性更强。 ( 5 ) j d b c 与o d b c 和其它a p i 的比较 目前，m i c r o s o f t 的o d b ca p i 是使用最广的、用于访问关系数据库的编程接口。 它能在几乎所有平台上连接几乎所有的数据库。j a v a 可以使用0 d b c 访问数据库，但 最好是在j d b c 的帮助下以j d b c 一0 d b c 桥的形式使用。0 d b c 不适合直接在j a v a 中 使用，因为它使用c 语言接口。从j a v a 调用本地c 代码在安全性、实现、坚固性 和程序的自动移植性方面都有许多缺点。 o d b c 把简单和高级功能混在一起，而且即使对于简单的查询，其选项也极为复杂。 相反，j d b c 尽量保证简单功能的简便性，而同时在必要时允许使用高级功能。启用” 纯j a v a ”机制需要象j d b c 这样的j a v aa p i 。如果使用0 d b c ，就必须手动在每台客 户机上安装o d b c 驱动程序管理器和驱动程序。 总之，j d b ca p i 对于基本的s q l 抽象和概念是一种自然的j a v a 接口。它建立 在o d b c 上而不是从零开始。j d b c 保留了o d b c 的基本设计特征；事实上，两种接 口都基于x 0 p e ns q lc l i ( 调用级接口) 。它们之间最大的区别在于：j d b c 以j a v a 风格与优点为基础并进行优化，因此更加易于使用。