（计算机软件与理论专业论文）电信外围系统体系结构及关键技术研究.pdf

摘要 本文是对中国电信外围系统及外围系统关键技术的研究。 研究设计过程中，本文从电信以往的系统研究着手，通过对一 些电信应用系统的实例的分析，这些实例包括b s s ( 业务支撑系统) 、 o s s ( 运营支撑系统) 、c r m ( 客户资源系统) 、自助服务系统、大 客户系统、经营分析系统、电信网上营业厅等，并借鉴了银行业的 外围系统经验和其他行业e i s ( 企业信息集成系统) 的经验，在研究、 实践和总结基础上应用软件工程的系统设计思想，设计了基于s o a ( 面向服务的体系结构) 的电信外围系统体系结构。 本文着重是对系统的总体结构、系统安全模型、业务逻辑系统 的论述。体系结构是面向服务的体系框架与w e b 服务的实现方法的 结合。为了达到系统层次清晰，功能复用的目的，将整个系统的层 次大致划分为用户交互层、业务编排层、应用组合层、企业应用服 务层、资源层，各层还可以加以细分，下层为上层服务，并对上层 透明，这与o s i t c p i p 网络层次结构相似。应用服务层中外围遗留 系统及新增外围服务系统与b o s s ( 业务运营支撑系统) 之间采用了 三层层次结构并在业务逻辑层中混合了构件容器系统模式，三层分 别为：展现层、业务逻辑层、数据层。系统网络结构是一种在多服 务器环境下基于双层防火墙反向代理技术的网络结构。本文还对系 统的安全模型进行了研究和设计，包括基于k e r b e r o sv 5 协议的单点 登录、认证授权、权限管理、日志管理、数字签名、基于s s l 信息 安全传输等。本文将系统的业务逻辑层做了研究和分析，为了提高 软件的可维护性和重用性，将业务逻辑层功能细分，把业务比较稳 定的公共服务和业务变化比较大的通信服务区分开来，并将通信服 务设计成容器系统，设计了与b o s s 、银联中心、数据层的通信协议 和通信方法。 通过这种体系架构，能够规范电信外围系统的系统结构，节约 开发成本，规范管理，整合、优化服务渠道，使电信外围集成系统 成为一个规范、面向服务、安全、资源共享的平台，能为广大客户 提供最好的服务平台，最便捷的服务场所。 关键词电信外围系统，s o a ，w e bs e r v i c e ，单点登录，通信服务 a b s t r a c t t h i st h e s i si sar e s e a r c ho n t e c h n o l o g i e so fp e r i p h e r a ls y s t e m s t h ep e r i p h e r a ls y s t e m sa n dt h ek e y i nc h i n at e l e c o m d u r i n gt h ed e s i g n ，t h r o u g hr e s e a r c h i n g ，p r a c t i c i n ga n ds u m m a r i z i n g o ft h ef o r m e rs y s t e m so fc h i n at e l e c o ma n da n a l y z i n gs o m eo ft h e s e a c t u a la p p l i c a t i o ns y s t e m s ，i n c l u d i n gb s s ( b u s i n e s ss u p p o r ts y s t e m ) ， o s s ( o p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m ) ，c r m ( c u s t o m e rr e s o u r c es y s t e m ) ， s e l f - s e r v i c e s y s t e m ，b i gc u s t o m e rs y s t e m ，b u s i n e s sa n a l y s i ss y s t e m ， o n l i n eb u s i n e s ss y s t e mo fc h i n at e l e c o m ，e t c ，a n da f t e rr e f e r e n c i n gt o t h e e x p e r i e n c e o np e r i p h e r a ls y s t e ma n de i s ( e n t e r p r i s ei n t e g r a t e d s y s t e m ) o ft h eb a n k i n ga n do t h e ri n d u s t r i e s ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r d st h e p e r i p h e r a ls y s t e m a r c h i t e c t u r eb a s e do n s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ) f o rc h i n at e l e c o m t h ee m p h a s i so ft h i st h e s i si st o e x p o u n dt h ef r a m e w o r k ，t h e s e c u r i t y m o d e la n dt h eb u s i n e s sl o g i cs y s t e mo ft h i s s y s t e m t h e a r c h i t e c t u r ei sac o m b i n a t i o no ft h eo b j e c t o r i e n t e df r a m e w o r ka n dt h e i m p l e m e n t a t i o na p p r o a c ho ft h ew e bs e r v i c e i no r d e rt o r e a l i z et h e c l e a r n e s si np r o c e s sa n dm u l t i - f u n c t i o n ，t h ew h o l ea r c h i t e c t u r ei sd i v i d e d i n t ou s e ri n t e r a c t i o nl a y e r , o r c h e s t r a t i o nl a y e r , a p p l i c a t i o nc o m p o s i t i o n l a y e r , e n t e r p r i s ea p p - s e r v i c el a y e ra n dr e s o u r c el a y e r , a n de a c hl a y e rc a n b es u b d i v i d e de i t h e r s i m i l a rt ot h en e t w o r k l a y e r s t r u c t u r eo f o s i t c p i p , t h eb o t t o ml a y e rs e r v e sf o rt h eu p p e ro n e ，a n di st r a n s p a r e n t t oi t 3 - t i e r s ( i n c l u d i n gp r e s e n t a t i o nl a y e r , b u s i n e s sl o g i cl a y e ra n dd a t a l a y e r ) h i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ei sa d o p t e dh e r ea n dc o m p o n e n tc o n t a i n e r s y s t e mm o d ei sm i x e di nt h eb u s i n e s sl o g i cl a y e rb e t w e e nt h ep e r i p h e r a l l e g a c ys y s t e ma sw e l la st h en e wp e r i p h e r a ls e r v i c es y s t e mo fe n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ns e r v i c el a y e ra n db o s s f b u s i n e s so p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m ) t h es y s t e mn e t w o r ka r c h i t e c t u r ei sas e c u r i t yn e t w o r ks t r u c t u r eb a s e do n d o u b l e l a y e rf i r e w o r kr e v e r s ea g e n tt e c h n o l o g yu n d e rt h ec i r c u m s t a n c e o fm u l t i s e r v e r i nt h i st h e s i s ，w ea l s or e s e a r c ha n dd e s i g no nt h es e c u r i t y o ft h es y s t e m ，i n c l u d i n gt h es s o ( s i n g l es i g n o n ) b a s e do nk e r b e r o sv 5 p r o t o c o l ，a u t h e n t i c a t i o na n da u t h o r i z a t i o n ，a u t h o r i t ym a n a g e m e n t ，l o g i i m a n a g e m e n t ，d i g i t a ls i g n a t u r e a n di n f o r m a t i o ns e c u r et r a n s m i s s i o n b a s e do ns s l r e s e a r c ha n da n a l y s i sa r ec o n d u c t e do nt h eb u s i n e s sl o g i c l a y e r , t oi n c r e a s et h em a i n t a i n a b i l i t ya n dr e u s a b i l i t y , t h eb u s i n e s sl o g i c l a y e ri ss u b d i v i d e d ，a m o n gw h i c ht h eg o o dr u n n i n gc o m m u n i t ys e r v i c e s i s s e p a r a t e d f r o mt h ec o m m u n i c a t i o ns e r v e rw h o s eb u s i n e s si s c h a n g e a b l e ，i na d d i t i o n ，t h ec o m m u n i c a t i o ns e r v e r i sd e s i g n e di n t oa c o n t a i n e rs y s t e m ，a n dac o m m u n i c a t i o np r o t o c o la n dam e t h o df o rt h e b u s i n e s sl o g i cl a y e rt oc o m m u n i c a t ew i t hb o s s ，c h i n au n i o n p a ya n d t h ed a t al a y e ra r ed e s i g n e d s t a n d a r d i z i n gt h es y s t e m s t r u c t u r eo ft h ep e r i p h e r a ls y s t e mo f c h i n at e l e c o m ，s a v i n gt h ed e v e l o p m e n tc o s t ，r e g u l a t i n gt h em a n a g e m e n t ， a n di n t e g r a t i n ga n do p t i m i z i n gt h es e r v i c ec h a n n e lc a nb er e a l i z e db y t h i ss y s t e ma r c h i t e c t u r e ，h e n c et u r n st h ep e r i p h e r a li n t e g r a t e ds y s t e m i n t oan o r m a t i v e ，u n i f o r m ，s a f ea n dr e s o u r c e s h a r ep l a t f o r m t h e c o n s t r u c t i o no f t h ep l a t f o r mc a np r o v i d et h eb e s ts e r v i c ep l a t f o r ma sw e l l a st h em o s tc o n v e n i e n ts e r v i c ep l a c ef o rc u s t o m e r k e yw o r d s p e r i p h e r a li n t e g r a t e ds y s t e m ，s o a ，w e bs e r v i c e ，s s o ， c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e 1 1 i 原创性声明 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：l 作及取 得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致埘的地方外，沦文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他 单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同：l 一作的同志对本研究所作的贡献 均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：园毡 i ：11 9 l ：遑竺啦年上月止日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位沦文的规定，即：学校有权保舟 学位沦文，允许学位论文被查阅和借阅；学校石_ 以公布学位沦文的全部或部分 内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位沦文：学校可根据国家或湖南 省有关部门规定送交学位沦文。 作者签名：图氩导师签名! 萋塑! f i 期：兰竺l 年l 月生卜 硕士学位论文第一章绪论 1 1 项目背景 第一章绪论 随着我国正式加入w t o 和电信重组的完成，国内电信产业将面临着更大的 机遇和挑战。作为整个政府信息化工作的核心基础和重要组成部分，电信产业的 信息化在整个国家信息化进程中扮演着标志和风向标的角色。为响应国家大力促 进信息化的战略决策，进一步推动我国电信信息化的深入发展，同时促进产业交 流融合，电信网络作为信息时代的基石，正在为社会的发展起着不可替代的巨大 作用。随着新技术、新业务的出现和应用，电信网络规模和容量变得日益庞大， 复杂性也迅速加大。电信运营企业一方面需要向社会用户提供高效、经济、可靠、 安全的通信服务，另外还需要在提高网络的运行效率、低成本、最大程度的获取 利润方面给予更多的关注，这些都需要电信运营企业的业务运营支撑系统 b o s s ( b u s i n e s so p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m ) 1 2 j 来保证。 1 9 9 01 9 9 5 图1 1 电信业信息化过程 基于b o s s 的电信业外围系统t p s ( t e l e e o mp e r i p h e r a ls y s t e m s ) ( 例如：网上 电信营业厅【3 1 、自助缴费卡系统【4 】，自助服务系统口1 ，电话银行缴费，排队系统， 1 8 6 0 呼叫中心【6 l 短信平斜7 1 ，s i m 卡g p s 定位，彩铃系统【8 1 ，小额支付系统 9 1 等 等) 作为b o s s 的重要补充组成部分和增值系统，对于提高网络运营效率，提高 或扩充电信运营企业的服务内容、服务方式、服务对象、服务质量、服务意识【i 叫 硕士学位论文第一章绪论 等具有十分重要的意义。目前，国内的电信运营企业正在积极地进行电信外围系 统相关规范和系统的建设，软件企业和研究机构也正在积极地响应运营企业的这 一举动而开展外围应用系统的研究和开发工作，但是由于各个企业和研究机构各 自为阵，研究自己的软件产品和规范，没有就整体有一个统一的规范、框架和结 构，因此还有许多问题需要确认和解决，例如对复杂外围系统这一概念本身的理 解、复杂外围系统的关键技术、系统体系结构与整个b o s s 系统的关系等。目前 各种研究文章以各个研究机构或各个软件企业的产品介绍和技术实现为主，一般 都是各个单个系统介绍和实现方式，关于外围系统体系结构的研究性论文几乎没 有。因此，不论从现实需要的角度还是从理论研究的角度来说，本文的研究主题 都具有相当的意义。 1 2 电信外围系统知识介绍 1 2 1 电信外围服务及业务介绍 外围服务是相对于核心业务或服务来说的。外围服务的设计和提供往往是为 了给核心业务带来增值，并进一步提高核心业务的竞争力。所以外围服务是一种 围绕核心业务增强客户体验的服务，能进一步创造新的需求点。与核心业务不同 的是，外围服务不能独立存在【1 2 】。 在电信业，我国电信管理部门所定义的增值业务并不等同于一般企业的外围 服务。电信增值业务是凭借公用电信网资源和其它通信设备而开发的附加通信业 务，其实现的价值使原有网络的经济效益或功能价值增高，有时也称之为增强型 业务。增值业务可以分成两大类：一是围绕网络资源的租用、管理等服务提供的 所谓增值网业务，例如租用高速信息网提供的会议电视网、专用分组交换网、虚 拟专用网等；二是以网络和基本业务增值方式出现的业务，也就是指在原有通信 网基本业务( 电话、电报) 以外开发的业务，如1 1 4 电话号码查询、1 6 8 声讯台、 电子数据互换、语音信箱、短信、自助服务等。电信运营商提供的增值业务与其 提供的外围服务之间是有差别的，不过明白了这一点，有利于运营商更好地运用 外围服务提高业务竞争力。 很多电信增值业务满足了客户的实质性需求，该业务能够独立存在，而不依 附于任何其他业务，这种类型的增值业务就不是外围业务或服务。例如：虚拟专 网就是一种独立的增值业务，而不是外围服务。因为该业务提供了完整的服务过 程( 组建和管理虚拟网络) ，满足了消费者的核心需求。然而，运营商可以围绕 虚拟专网业务设计合理有效的外围服务，以此来提升其市场竞争力，获得进一步 增值，比如提供大客户系统和业务系统整合方案、建立v p n 应用方案选拔、v p n 用户新业务试用、通讯终端特色服务( 如批量更新和升级) 等。 硕士学位论文第一章绪论 有的增值业务本身就是一种围绕核心业务的外围服务，比如彩铃。该业务围 绕基本的电话通信业务，提供了一种满足消费者社交需求的服务，可以说是一种 电话社交服务工具。在目前电信消费市场上，彩铃业务还无法独立存在( 不是指 设备系统上的独立，而是指消费需求上的独立) ，是一种外围服务。它必须依附 于基本的通话业务才能形成有效的客户需求。 随着市场的发展，仅仅满足消费者某一方面需求的服务已经越来越缺乏竞争 力，这导致运营商在单一的服务售价上进行竞争。要想避免因这种竞争而引起的 市场环境的不断恶化，最有效的解决方法是在服务上满足用户的多种需求，包括 运营商创新的消费需求。这使研究和设计围绕核心业务的外围服务成为重要的方 式。 外围服务的发展充分显示了电信业务逐渐向娱乐和其他服务市场拓展的必 然。反过来，这也促使电信运营商主动设计和发展些外围服务，从而积极地拓 展新的服务领域。 1 2 2 电信外围系统的定义 现在电信外围系统几乎没有一个完整性定义，按照笔者理解，电信外围系统 应该是定义l ：电信外围系统是围绕电信核心系统不独立存在的，为补充核心系 统没有完成的功能而设计研发的一切子系统都称为电信外围系统。 定义2 ：电信外围系统是围绕电信b o s s ( b u s i n e s so p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m 业务运营支撑系统) 不独立存在，为业务和客户服务并为b o s s 补充的各种子系 统。 目前普通外围应用一般是分开独立的，而没有一个统一的平台，统一的数据 资源，统一的网络规划，统一的入口。把各种外围子系统、数据资源和网络资源 有机的整合到一个统一的外围系统平台，根据各个系统特点和用户角色的不同， 形成个性化的应用界面，并通过对事件和消息的处理传输把系统有机地联系在一 起。它不仅仅局限于建立一个企业网站，提供一些企业、产品、服务信息，更重 要的是要求企业能实现多业务系统的服务，能对客户的各种要求做出快速响应， 并且能对整个供应链进行统一管理。同面向公众的信息门户相比，统一的外围系 统肩负着企业重要的使命为企业的投资增值创建最高效率的业务模式，其功 能和特性都围绕着企业间竞争所需的一切高效率而生成，其最突出的特性就是对 信息交流的实时双向性的要求。 1 3 研究现状 中国电信业作为国家的支柱产业，在近几年得到了迅猛的发展，用户数量尤 硕士学位论文第章绪论 其是移动用户迅速增长【l “。电信业务的不断发展使电信运营商已经不仅仅提供基 本的电话通信服务，越来越多的增值业务正在帮助电信经营业者提高市场竞争 力、优化服务结构。在所有这些电信业务中，外围服务所起的作用越来越大。外 围服务为核心业务带来增值，并进一步引领电信业务向娱乐和其他服务市场拓展 【l 引。而与这些外围业务或服务相对应的外围软件系统在一些软件公司或科研机构 努力下也做了不少，但没有形成一种整合概念。 电信业的软件系统一般分为几类： 1 ) 管理支撑系统m s s ( m a n a g e m e n ts u p p o r ts y s t e m ) ，包括知识管理、电子邮件、 el e a m i n g 平台、协同工具( 视频会议、消息) 、移动办公、p o r t a l 等。 2 ) o s s ( o p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m ) 运营支撑系统，主要是对网络优化提供所 需要的数据基础为网络优化调整提供决策分析，为网络规划、设计类软件提 供直接的数据依据；还有对i d c ( i n t e m e td a t ac e n t e r ) 的网络运维管理。 3 )b s s ( b u s i n e s ss u p p o r ts y s t e m ) 业务支撑系统，主要是对原始数据计费和支付、 帐务处理、结算；系统实现对省公司、市公司、客户部门、客户经理四层次 提供面向客户群收入和发展、面向业务收入和发展、面向用户设备维护及服 务质量的支撑i ”。 4 )宽带增值业务，提供视频点播系统、网络电视及广播系统、网络直播系统、 节目采编存储系统、e p g ( e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e ) 电子节目指南。 5 )外围增值应用，如电信自助服务系统，提供基于自助服务平台和终端的缴费、 查询、打印服务的自助系统；1 2 5 x 语音短信系统，提供一个基于向用户提 供个性化服务的增值业务平台；c a l lc e n t e r ；小额支付；自助缴费卡：m i s c 短信服务平台；彩铃服务系统；网上营业厅：客户服务系统等。 这些系统的建设往往具有立项快，实施快，投入运行快的特点，关注的是信 息技术在某一专业领域的应用。但是这些软件要么没有统一的体系结构，要么统 一了，但是几乎是关于t m n ( t e l e c o m m a n a g e m e n t n e t w o r k s ) 、o s s 、b s s 或网 管的，而没有对这种外围系统体系结构做研究。 电信外围系统体系结构的研究目前几乎没有，甚至外围系统的研究也不多， 这对于电信业的快速发展不利，对于电信业中面向服务( s o ) 的业务和系统的 也不利，从而影响电信外围业务和外围系统的高速发展。 1 4 课题来源和系统建设的意义 本课题来源于国家十五科技攻关项目“基于货币识别的智能自助服务 平台”( 编号：2 0 0 3 b a l 0 4 c ) 的子课题。 从资源利用的角度来看，面向服务的外围系统是以最小可能成本，实 硕士学位论文第一章绪论 现最大程度开发利用现有资源目标的最可行途径。以下是外围系统建设以 后的意义： 规范了系统体系结构。有了统一的体系结构，软件系统趋于规范， 软件的健壮性和可扩展性得到增强。 减少了硬件成本。外围系统将本需要占用多台不同的硬件系统的应 用集成到较少的系统设备上，从而节约硬件的投入。 减少了应用软件的总体维护成本。新的外围系统体系框架可以帮助 将现有的资源加以整合，并经一定处理，提供给更多的用户。由于 软件的复用和集成，企业可以实现集中管理和维护，从而降低管理 和维护成本【”】。 降低了通信费用。外围系统采用高效的企业内部网、企业外部网和 互联网作为信息传输的媒介，相比建设或租用线路价格低廉。 减少人力投入。个性化的外围子系统已经能够相当大程度地满足客 户需求，可以大量地节省人员投入。 改进企业的对外业务流程。通过外围系统，电信企业可以及时获得 任何时刻准确的客户需求信息，并随时回答客户的常见问题。 统一的管理，提高了服务。通过外围系统，信息可以集中，方便企 业的统一管理和信息共享。 可以通过这样一个平台向漫游用户提供服务。避免了各种外围系统 各自与c b o s s 通信引起的比较大的系统开销，原有方式既不规范， 也不适应管理。 1 5 研究的难点及关键技术问题 外围系统是个大型复杂系统，首先需要分析原有系统，原有系统大都 是一些独立的子系统，如：电信自助服务系统；1 2 5 x 语音短信系统：c a l l c e n t e r ； 小额支付；自助缴费卡；m i s c 短信服务平台；彩铃信息系统：网上营业厅；客 户服务系统等。这么多系统，想将他们融合在一起，从技术角度来说，复杂系统 的需求分析、系统设计是难点；从人的角度来说，系统是由不同的部门使用，开 发人员是各个计算机公司，必然原体系结构不同，数据模型也不同，想从多方人 员取得资料作分析，不是简单的事。各个模块的粒度大小不好掌握。软件复用的 程度也很难掌握。系统设计后的实施难度也会相当大，这会引起原有系统设计者 和使用者的抵触，电信企业的投资也会比较大。 虽然有上面分析的难度，但是可以看到原有系统一部分已经是成熟系 统，需求比较明确，这是有利之一：各个系统之间呈现松散耦合，而s o a 硕士学位论文第一章绪论 很适合这样的软件系统框架，这是有利之二；所有这些外围系统的基础数 据几乎都源自b o s s 的计费或营帐系统，需要的数据比较统一，业务逻辑 模型可以规范化，这是有利之三；数据库数据不会太大，只有系统所需要 的系统数据( 除非考虑数据冗余) ，这是有利之四。有了这些有利条件，相 信系统的分析设计会有一个好的结果，在设计过程中，可以尽大可能先利 用目前系统，先统一总体体系结构、业务逻辑模型和数据层模型，在一定 基础后再统一表示模型。 外围系统是个大型复杂系统，它的体系结构是个复杂的系统工程，设 计出一个好的、符合需求的体系结构不是一个容易的事情。需要解决的关 键问题如下： l 、 设计什么方式的系统体系结构； 2 、 如何确定体系结构风格( a r c h i t e c t u r es t y l e ) ，体系结构的风格主 要有三种：分层结构，仓库结构，容器系统结构。由于本系统复杂性， 在体系结构设计中，采用哪种风格才最符合系统的需求，这是个难点： 3 、 系统的单点登录和认证授权： 4 、 如何建立一个高效、符合需求的业务逻辑模型； 5 、 作为一个大型系统，系统的安全模型怎样设计。 1 6 本课题研究目标及本文章节安排 1 6 1 本课题研究目标 本研究课题并不是重新研发一个外围集成系统，而是利用现在已有的一些外 围子系统，研究和设计一个统一的体系结构，解决统一的体系结构中一些关键问 题，研究t p ss o a 框架，单点登录，系统安全管理，业务逻辑模型等。 可以依托这样一个统一的体系结构，将目前的一些外围系统在一定程度上统 一起来，将来新增的外围业务系统也能够借助于这个体系结构进行设计和研发。 根据目前外围系统的现实需求和未来扩展，外围系统体系结构应该满足以下 要求： 1 ) 系统功能可扩展； 2 ) 系统各部分之间保持一种松散耦合关系； 3 ) 支持多级管理体制； 4 ) 支持完善的管理机制； 5 ) 电信系统必须具备的安全性、可靠性和稳定性。 外围系统作为一个统一的信息平台，为用户提供了统一入口，按照应用、内 容、协作服务三个层次集合，把“人、场所、事件”集中到统一的界面上，提供 硕士学位论文 第一章绪论 群组和协作应用功能，方便地找到适当的人、正确的事，并为适当的人做正确的 事提供合适的场所。 图卜2 系统的王要目标 1 6 2 本文研究内容及章节安排 基于s o a 的电信外围系统体系结构的研究，是以w e bs e r v i c e 技术的应用为 核心，结合系统层次结构模型、网络通信技术、系统均衡技术来实现电信外围业 务集成平台中的体系结构设计，满足电信外围业务集成平台的易扩展、安全、准 确、高效率的要求。本文研究内容主要包括： 1 、面向服务的混合模式的总体体系结构； 2 、w e bs e r v i c e 技术的应用到s o a ； 3 、系统的单点登录及认证授权； 4 、业务逻辑层模型； 5 、系统安全模型； 本文章节安排：第二章是对电信外围系统的整体架构及体系结构设计，第三 章是s s o 单点登录及系统安全模型的研究和设计，第四章是对外围系统中一个 关键部分业务逻辑模型的设计，最后是本文主要工作，下一步研究工作的思 考和安排及对未来发展的展望。 硕士学位论文第二章电信外围系统体系结构的设计 第二章电信外围系统体系结构的设计 2 1 外围系统需求分析 2 1 1 原体系结构所存在的问题 在过去的电信业软件发展的十余年里，软件开发人员试图处理日益增长的 软件复杂性，但是，复杂性仍在继续增加。同时，i t 组织的传统需要仍然继续 存在，比如，需要对新的业务需求进行快速的反应，需要不断地修改老的业务 中不合理的地方以及扩展的地方，以此吸引、集成新的业务伙伴和新的客户群。 从面向结构的开发方法到面向对象的开发方法，从集中式开发到分布式开 发，从同构平台扩展到在完全不同的异类平台上，应用软件发展至今，集成应 用的问题不断出现，通常是因为有那么多不同的对象模型流行起来。因而，很 多架构师和工程师都陷入了解决此类问题的泥潭中，开发一种更健壮的体系结 构来实现符合需求和安全的系统和应用系统集成的承诺并没有兑现，问题却在 继续增加，并且日益复杂。使得很多系统架构师不停地寻找更好的解决方案， 但是，越来越觉得“点解决方案( p o i n ts o l u t i o n s ) ”不能解决基本问题，治标而 不能治本。接下来通过分析目前外围系统架构中存在的基本问题，来寻求更好 的系统架构的解决方案。 1 系统分散独立 公司管理层总是希望更好地利用软件系统获取更大的投资回报率( r o i ) ，集 成历史上分离的系统，更好更快地实现新系统。现在遇到的环境是日趋复杂， 在这样复杂的环境，点解决方案只会使问题进一步恶化，而决不会引导我们走 出重林。目前外围系统一些业务模式几乎是相同的，特别是i t 组织所面对的业 务问题，现在软件体系结构和中间件技术的发展以及比较好的网络环境使得建 立一个全新的业务模型成为可能。如果继续实施点解决方案，长达数年的发展 和演化后积累起来的影响将导致了严重的系统复杂性。 2 软件冗余和不可重用 考虑电信业外围系统中有一些分离的在电信内不为其他系统所知的自包含 程序模块。这些模块中的第一个可能是优秀的设计，同样，第二个、第三个等 等可能都是，每一个都是针对电信业公司中不同业务的，是单独投资的独立项 目1 1 4 o 例如：获取账户余额的功能在自助服务系统、c a l lc e n t e r 、缴费卡系统 都存在，而且都是重复的。现在，假设该公司为客户开发i n t e r n e t 服务、在线营 业厅以保持竞争力，结果会怎么样。新系统只会给已经存在的冗余问题雪上加 霜，除非通过某种方式才能使得现有的模块可以重用。更糟的是，如果各系统 硕士学位论文 第二章电信外围系统体系结构的设计 与b o s s 的交互协议发生了改变，那么所有模块都需要修改。 3 接口多样性 将系统中的各子系统看成网络中的节点。考虑n 个节点的问题，如果将- n 个节点全部连在一起，并考虑相互的连接( 接口通信) ，会有口条连接。当是5 个节点时，会有1 0 个连接或接口处理，而再加入一个节点，会到1 5 个连接。 那么就是说从n 个节点的网络，增加第n + 1 个节点，接口处理就会增加 c 知一c ：= ”个。这是一个非常可怕的增长，因为每个连接意味着一个新的通讯 协议，由此而增加的设计、实施代价非常之高。幸好实际上没这么糟糕，普通 的节点连接如图2 1 所示： 图2 - 1 各种外围子系统节点连接示意图 最下一层的节点代表不同的外围应用系统，从图中可以看出虽然连接节点 的连线并没有理论上那么多，也就是说各系统之间并不发生交互，但是各个系 统与b o s s 的接口呈现多样性，接口规范混乱；而每添加一个新系统，还需要做 一个新的接口，将发生新的设计和测试费用，还不包括维护费用。 4 数据多样性i l 副 各独立系统都有自己的数据库或数据文件，这样数据很难得到共享。目前 解决的方法无非是：1 将关键数据回传b o s s ，这有两个问题：增加了网络开销； 两个数据库有可能不一致，产生“脏数据”。2 经营分析系统到各个独立外围系 统中取数据，难度非常大。 2 1 2 系统需求分析 建设一个新的系统体系结构，应对现有情况作出分析，理解现有各外围独 立系统后，再对新的体系结构作出设计和规划。原有系统基本上是一些独立的 9 硕士学位论文第二章电信外围系统体系结构的设计 外围应用系统，包括有：电信自助服务系统：1 2 5 x 语音短信系统；c a l lc e n t e r ； 小额支付；自助缴费卡；m i s c ，短信服务平台；彩铃服务系统；网上营业厅： 客户服务系统等。这些系统需求比较清晰，各个系统之间呈现松散耦合，所 有这些外围系统的基础数据几乎都源自b o s s 的计费或营帐系统，需要的 数据比较统一，业务逻辑层模型可以规范化，数据库数据不会太大，只有 系统所需要的系统数据( 除非考虑数据冗余) ，营帐数据和计费数据只是 调用，而不必存在系统数据库中。在设计过程中，可以尽大可能先利用目 前系统，先统一系统总体体系结构，整合系统资源，然后建立业务逻辑模 型和数据层模型，尽大可能实现软件的复用，在一定基础后再统一表示模 型。 经过分析，新的体系结构设计应满足以下需求： l 、首要的一点就是利用现有的系统。现有系统很少可以抛弃，它们通常都 包含对于企业很有价值的东西。从战略上讲，目标是构造一个新的体系结构来 创造所想要的价值，但从战术上讲，必须先利用现有系统，达到以较小投入， 最大产出的目的。以后随着时间的推移，可以在渐增式中分化或更新它们。 2 、满足一种松散式结构。由于遗留系统是由不同的独立系统组成，各个系 统结构本身有很大差异，要将结构有很大差异的系统紧密联系起来，无疑是难 事，代价也太高。 3 、支持一些必需的集成模式。这包括：用户互动性；应用集成，业务逻辑 层构成了体系结构的基础；流程整合，编排应用程序和服务；信息集成，联合 和移动企业数据；依业务需求需求而构建和部署新的应用程序和服务。 这五种集成是互补的，同时它们各自也是相对独立的，在集成的时候可以 根据需要选择先对某一方面着手，然后再逐渐展开其它的集成。 4 、渐进式实现，这是开发这种体系结构的一个最关键的方面之一。数不清 的集成项目由于它们的复杂性、成本和不切实际的实现进度安排而失败。 5 、选择一个以标准的组件框架为基础构件的开发环境，促进更好地重用模 块和系统，允许将遗留系统转移到这个框架中，并且考虑到新业务的及时实现。 2 1 3 设计的原则 1 ) 强壮性 本系统参照电信业务运营系统平台技术规范，本着系统网络化、联机实时 化、服务多层次化的设计理念设计，确保系统性能的强壮性，以满足科学技术 的不断更新和业务的不断发展需要； 2 ) 完整性 本系统体系结构设计合理，应用系统功能完善，能实现电信营业厅的多种 1 0 硕士学位论文第二章电信外围系统体系结构的设计 客服项目，客户服务机性能优良，确保系统应用性能的完整性； 3 ) 可靠性 本系统从平台、网络、设备和应用各个方面的设计与开发均以高可靠性、 高稳定性为宗旨，确保系统运行的高可靠性、高稳定性； 4 ) 安全性 本系统各功能单元设计均具备较好的独立性，各功能单元间的信息交互具 有严格的访问控制、信息规程、数据保护设计以及系统故障的隔离、诊断与恢 复等处理措施，确保系统运行的安全性； 5 ) 开放性 本系统的体系结构和各功能单元及功能模块均采用开放式结构化设计，系 统具有良好的开放性、扩展性和灵活性：提供了明确的接口定义，便于与电信 b o s s 系统间的连接。 2 2 系统的建模和开发方法 系统首先需要对系统的建模方法、系统的开发方法、系统管理运行支撑环 境做出选择。 由于本系统是电信业的一些外围子系统的集成，很多系统原来已有，而本 文研究目的是对这些已有系统或新增系统做出一个体系结构的设计，并且希望 能够借助一个统一的体系结构、系统平台将这些外围子系统统一起来，以此能 方便管理，更好的服务。所以在研究过程中主要工作是对原有的一些外围系统 做出改进和规范结构，本文的研究重点不会放在软件的模型建立和系统开发方 法上。但是对系统进行改进和以后新增子系统都需要依靠合理的模型和开发方 法来规范系统建设，才能建设具有良构、高效、安全的软件。所以在体系结构 设计开始，首先对系统开发方法及系统建模工具做出分析和说明。 2 2 1 系统开发方法 系统的开发方法有代表性的主要是两种，即结构化方法、面向对象方法。 结构化方法大多采用的是自顶向下、逐层分解的方法来确定系统需求，并 建立一个自顶向下的任务分析模型，最常用的方法就是s a s d 方法。结构化分 析的核心就是数据流图( d f d ) 和数据字典，分析的方式可以理解成系统分解， 将大的系统分解为子系统、或模块，然后对子系统和模块进行定义。不过实际 上，软件需求很少一次就定义得很完备且不会变动，瀑布型的过程模型很难适 应软件需求的动态变化。 面向对象的开发从现实世界模型开始，完成对问题空间的分析和建立系统 硕士学位论文 第二章电信外围系统体系结构的设计 模型，并确定和描述系统中的对象、对象的静态属性和动态属性、对象间的关 系及对象的行为约束。 面向对象的分析与设计与问题模型紧密相连，把问题域作为一系列相互作 用的对象实体构造出模型，形成面向对象的系统结构。在分析阶段形成的信息 输出成为设计阶段的主要输入，两者的平滑过渡保证了对象模型的一致性、正 确性。这种方式对于快速原型的生成、软件复用、软件维护都是非常有利的。 本系统由于系统庞大，结构复杂，需求不明确或变化的可能性很大，软件 开发方法选择应适应需求变化的特点，以用户的需求为切入点展开。开发方法 应能做到适应软件开发的迭代式和螺旋式发展的要求，开发方法的应能保证不 同的系统模型( 如：需求模型、分析模型、设计模型、实现模型、测试模型等) 间的平滑过渡和一致性。 通过以上分析和比较，面向对象的开发方法作为外围系统的新增系统开发 方法是比较合适的，并结合螺旋式和迭代式过程模型成为软件开发过程。 2 2 2 系统建模方法 软件需求分析是建立在系统模型分析的基础上，所以系统建模是系统开发 的第一步，也是关键的一步。前面已经论述将采用面向对象的开发方法作为本 系统的开发，所以系统建模也将建立在面向对象的系统建模基础上，而且面向 对象的系统建模已发展成为最主流的建模方法，并且可以保持系统开发不同阶 段模型一致性。 面向对象建模方法是指在问题域和解题域中建立对象模型的步骤、方法和 表示。最著名的面向对象的建模方法有b o o t h 的b o o c h 方法、r u m b a u g h 的o m t 方法、j a c o b s o n 的o o s e 方法等，这些建模方法的建模语言在整体表达上都各 自有轻微的差别，不仅妨碍了用户的学习，而且软件厂商也因为需要支持多种 建模语言而不好提供建模工具。u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 的诞生统一 了b o o c h 、o m t 、o o s e 等面向对象建模方法的表示方法，并对其做了进一步 发展，得到了工业界、科技界和应用界的广泛支持，并被o m g 采纳为面向对 象的标准建模语言【i “。 u m l 它不仅支持面向对象的分析和设计，还支持软件开发过程，利用不同 的模型来描述一个应用系统在不同生命周期中的各种静态结构方面和动态行为 方面的特征，为任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模，同时提供模型扩 展和管理等方面的支持【1 7 】。 系统面向对象建模过程如下图所示： 硕士学位论文第二章电信外围系统体系结构的设计 参 实现模型 图2 2 u m l 建模：分析、设计、实现 软件系统建模仅有建