（计算机应用技术专业论文）安全web服务在国家击剑队信息化平台中的应用.pdf

安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 摘要 w e b 服务是以x m l 为基石的、开放的w e b 规范技术，同时作为面向服务架构 的最主要实现形式，w e b 服务在信息共享、资源共享很多方面得到了广泛的应用。 ”国家击剑队信息化平台”是由国家体育总局科教司提出的备战2 0 0 8 奥运科 研攻关项目。至今为止，已经建立了一个拥有大量国家击剑队历史信息的数掘库。 如何安垒有效的利用与共享国家击剑队的数扼及其信息瓷源是本课题主要1 寸论 的问题。本文综合运用多种加密算法开发出了一个可用于w e b 服务的数据安全传 输模块- - w s s a f e t r a n s f e r 模块，并依据国家击剑队的客观条件，在w e b 服务和 w s s a f e t r a n s f e r 模块的基础上，针对信息平台上的数据以及资源共享提出了自 己的解决方案。 本文首先阐述了软件技术的发展过程，指出了面向服务架构在软件构建、部 署和整合方面的优势。然后详细介绍了w e b 服务的体系结构、关键技术、协议栈 以及优点和特点等相关理论基础，并根据击剑队科学训练信息化平台的实际要求 开发了一种可用于w e b 服务的安全传输模块- - w s s a f e t r a n s f e r 模块。本文进一 步提出了击剑队科学训练信息化平台的基本结构模型和功能框架，以及相应的安 全方案和复杂数据类型d a t a s e t 传输的解决方案，并结合该信息平台中生理生化 模块中的一个实例介绍了w e b 服务的实现、部署以及客户端设计的具体过程。最 后，总结了本文的研究情况并提出进一步研究的内容。 关键词：国家击剑队，w e b 服务，x m l ，w s s a f e t r a n s f e r 模块，加密，解密，d a t a s e t t h ea p p ii c a t i o n so fs a f e w e b s e r v i c ei nn a t i o n a i f e n c i n gt e a mi n f o r m a t i o np i a t f o r m a b s t r a c t w e bs e r v i c ew h i c hi sa l lo p e nw e bs t a n d a r dt e c h n o l o g yi sb a s e do nt h ex m l a n d ，a st h em o s ti m p o r t a n tf o r m so fs e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，w e bs e r v i c eh a s b e e nw i d e l 3 7u s e di nm a n ya r e a s s u c ha si n f o r m a t i o ns h a r i n g r e s o u r c e ss h a r i n ga n d s oo n n a t i o n a lf e n c i n gt e a mi n f o r m a t i o np l a t f o r mw h i c hi sb r o u g h tf o r w a r db ys c i e n c e a n dr e s e a r c hd e p a r t m e n to fg e n e r a la d m i n i s t r a t i o no fs p o r to fc h i n ai st h es c i e n t i f i c r e s e a r c hp r o j e c to ft h e2 0 0 8o l y m p i cg a m e s s of 缸w eh a v ee s t a b l i s h e dan a t i o n a l f e n c i n gt e a md a t a b a s ew h i c h h a sal o to f h i s t o r i c a li n f o r m a t i o n h o wt ou s ea n ds h a r e t h ed a t aa n di n f o r m a t i o nr e s o u r c e so fn a t i o n a lf e n c i n gt e a ms a f e l ya n de f f e c t i v e l yi s t h em a i nt o p i cf o ro u rd i s c u s s i o n i nt h i sp a p e r , w eu s ea ni n t e g r a t e dc o m b i n a t i o no f e n c r y p t i o na l g o r i t h m t o d e v e l o pas e c i l r i t y d a t at r a n s m i s s i o nm o d u l en a m e d w s s a f e t r a n s f e rw h i c hc a nb eu s e di nt h ew e bs e r v i c e b a s e do nt h ew s s a f e t r a n s f e r m o d u l ea n dw e bs e r v i c e ，w ep u tf o r w a r do u ro w ns o l u t i o n si nv i e wo fd a t as h a r i n g a n dr e s o u r c es h a r i n ga c c o r d i n gt oo b j e c t i v ec o n d i t i o n so f n a t i o n a lt e a m t 1 1 i sp a p e rd e s c r i b e st h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tp r o c e s sf i r s t a n df i g u r e so u tt h e a d v a n t a g eo fs e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r ei nt h es o f t w a r eb u i l d i n g ，d e p l o y m e n t ，a n d i n t e g r a t i o n t h e n ，w eh a v ead e t a i l e db r i e f i n go nt h er e l a t e dt h e o r e t i c a lb a s i sa b o u t w e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r e ，k e yt e c h n o l o g i e s ，p r o t o c o ls t a c ka n di t sa d v a n t a g e sa n d c h a r a c t e r i s t i c s a c c o r d i n gt o t h ea c t u a lr e q u i r e m e n t so fn a t i o n a lf e n c i n gt e a m i n f o r m a t i o np l a t f o r m , w ed e v e l o pas e c u r i t yt r a n s m i s s i o nm o d u l e - - - w s s a f e t r a n s f e r m o d u l ew h i c hc a nb eu s e di nw e bs e r v i c e t h i sp a p e rf u r t h e rf i g u r eo u tt h eb a s i c s t r u c t u r em o d e la n df u n c t i o nf r a m e w o r ko ft h ef e n c i n gt e a mi n f o r m a t i o np l a t f o r m , a n da l s od e s c r i b e st h ec o r r e s p o n d i n gs e c u r i t yp r o g r a m sa n dt h es o l u t i o n so ft h e t r a n s m i s s i o no fd a t a s e tw h i c hi sac o m p l e xd a t at y p e a c c o r d i n gt oa l le x a m p l eo ft h e b i o c h e m i c a la n dp h y s i o l o g i c a m o d u l eo fo u ri n f o r m a t i o np l a t f o r m ，w ed i s p l a yt h e r e a l i z a t i o no f t h ew e bs e r v i c e 。d e p l o y m e n ta n da p r o c e s so f ac l i e n ts e r v e r sd e s i g n i n t 1 t h ee n d ，s u m m a r i z a t i o na n du n s o l v e dp r o b l e m so f t h ep a p e ra r cp r e s e n t e d k e yw o r d s ：n a tio b aif e n cin gt e a m ，w e bs e r vic e s ，x m l ，w s s a f e t r a n s f e rm o d u ie ， e n c r y p t io n ，d e c r y p tio n ，d a t a s e t 1 1 1 独创声明 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工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得 ! 渲；塑遗直基丝益要挂型圭塑 笪：奎丝卫窒! 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 ， 一一兰竺三兰三堑坚兰竺兰兰塑 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，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，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：观 暂嗍叼钻月节 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签字： 椰绷 签字吼冲上月刁日 电话： 邮编： 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 1 绪论 当今体育科技竞争日益激烈，要提高运动成绩必须要有科学的训练方法和 手段，运动竞赛就是科技的大比拼。实施竞技体育科技工作的指导思想就是要全 面贯彻落实科学技术是第一生产力的思想，实施“科教兴体”战略，完善运动训 练与体育科技紧密结合的管理体制和运行机制。我们的研究就是以训练中的实际 需要为着眼点，针对训练实践中的关键问题，进行科研攻关，加强技术创新。全 面推进运动训练的科学化，充分发挥科技的先导作用，提高我国运动员的运动技 术水平和在世界大赛的竞争实力，为我国运动员2 0 0 8 年奥运会上取得好成绩夺 取金牌做出贡献。 1 1 研究背景及课题来源 击剑是一项技巧性很强的体育竞技项目，在日常训练、比赛中我们采集了大 量的数据，包括各种数字数据、文字数据和图像数据。对这些大量的数据，目前 尚缺乏统一的管理手段、方法和平台，对这些数据如何综合利用，以帮助教练员、 运动员提高训练水平和效果，在国际比赛中取得优异成绩，使得这些宝贵的数据 信息发挥出应有的作用，是一个迫切需要解决的课题。很多教练员在为运动员制 定训练计划和方案时，缺乏对已有数据进行科学的、量化的统计分析，同时绝大 部分数据被堆放在资料室中，不能被广大的科研人员充分利用来研究击剑运动的 规律。这种数据以及其他资源的低效率使用，对我国体育事业的发展是不利的。 而且国家队聚集了全国最优秀的击剑方面的人才，如何能把他们的训练经验共 享，使之为全国的击剑运动工作者所受益，也是目前国家击剑队亟待解决的问题 之一。 针对以上现实情况，国家体育总局提出了开发“国家队科学训练信息化平台” 的要求。根据各个国家队的不同情况，分批分期建设其信息化平台。作为2 0 0 8 年北京奥运会上一项重要的体育竞技项目，击剑是极有希望获得金牌的项目之 一。同时，因为有着较好的科研基础，所以国家击剑队成为第一批建设国家队科 学训练信息化平台的十三支国家队之一。 “国家击剑队信息化平台”的开发，是建立在运动员基本情况、运动员训练 和比赛信息数据、图像视频分析以及训练监控等方面一整套击剑的相关数据充分 分析的基础上，运用数据库、网络通信、图像处理及其它最新的信息技术手段， 安争w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 实现相关信息的采集、存储、管理；利用统计学、数据挖掘等各种方法，结合各 种运动理论和击剑项目的特点，对这些数据进行综合分析和利用。主要包括对日 常击剑训练方法进行筛选和优化，对不同的训练内容、训练手段、训练负荷和伤 病康复、营养恢复等进行量化分析和综合评定，对各类比赛和训练中的各种图像 进行技术分析，找出运动员技术上的缺陷和改进的目标。该研究课题能够科学地 监测和分析运动员的各项指标和技术特点，做到标准化、规范化、系统化，有助 于教练员根扼运动员的各种综合指标和技术特点，以及国外主要竞争对手的情 况，有针对性地为运动员制定训练和比赛方案，便于教练员调控训1 练和比赛，规 范训练计划，提高训练质量和水平，提高运动成绩。为我国击剑运动员在2 0 0 8 年北京奥运会上取得优异成绩提供有力的科技支持和保障。本平台建设的技术成 果和经验，也可以推广应用到其他运动项目。因此，本课题具有十分重要的研究 意义和使用价值。 该信息化平台主要存储我国击剑运动员的基本信息、运动员伤病与康复、营 养恢复信息及国外优秀运动队和优秀运动员的相关信息以及运动员平时的专项 机能、生理生化、训练负荷、训练方法、训练计划和内容、训i 练效果、比赛过程、 比赛成绩等训练比赛信息数据。从功能上来看，主要包含数据管理、视频图像管 理以及数据分析三部分。同时，由于该信息平台保存的数据多为机密内容，所以 在对数据进行共享时候必须要高度注重数据的安全性。 1 2 课题研究内容 本课题涉及的主要研究内容如下： 1 分析了传统的分布式组件模型存在的问题，阐述了面向服务( s o a ) 软件 体系结构及其优点。 2 对w e b 服务的体系结构、关键技术、协议栈以及w e b 服务的优点特点进行 了阐述。 3 设计一种包含有身份确认功能的可用于w e b 服务的数据安全传输模块 w s s a f e t r a n s f e r 。 4 构造了一个基于w e b 服务的国家击剑队解决方案，解决w e b 环境下的跨 平台信息共享与操作共享问题，特别是提出了一种对于复杂数据类型数据集 d a l ：a s e t 的传输方法。 2 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 5 以一个生理生化模块的w e b 服务为例，阐述了w e b 服务的建立、部署和 应用。 1 3 论文组织结构 本文共分为六章： 第一章是绪论。本章主要介绍了本文的研究背景及课题来源，并点名了本文 的主要研究内容。 第二章是软件技术发展。介绍了分布式软件模型声生的原因，分析了d c o m 、 c o b r a 、j a v ar m i 等传统分布式组件模型的特点以及在开放性、适应性等方面的 不足。最后提出了面向服务的系统架构，并介绍了其在构建、部署和整合方面的 优点。 第三章是w e b 服务的技术基础。w e b 服务是业已实现了s o a 的技术中最具代 表性一种。本章详细介绍了w e b 服务的体系结构、关键技术、协议栈以及优点和 特点等内容。 t t 第四章是一种可用于w e b 服务的安全传输模块的实现。针对网络中存在的安 全威胁，为了保证重要数据的安全传递，作者综合运用对称加密算法、非对称加 密算法以及散列值加密算法设计实现了一种可用于w e b 服务的安全传输模块。并 专门针对国家击剑队信息化平台，为该模块增加了身份确认功能。这是本文的重 点之一。 第五章是安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中应用的研究与实现。针对 国家击剑队信息化平台的实际需要，设计出了基本的结构模型和功能框架。并且 提出了一个应用w s s a f e t r a n s f e r 模块解决国家击剑队信息化平台w e b 服务上安 全问题的方案，以及一个通过w e b 服务传输n e t 中复杂数据类型d a t a s e t 的解 决方案。并结合该信息平台中生理生化模块中的一个实例介绍了w e b 服务的实 现、部署以及客户端设计的具体过程。 第六章是总结与展望。全文总结，并提出下一步的研究方向。 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 2 软件技术发展 i n t e r n e t 技术特别是w e b 技术的飞速发展给用户提供了一个可伸缩可扩展 和高度可用的公共信息传送平台，为信息和数据的高效传输与共享奠定了基础。 但是，由于各种各样的原因使得网络上的信息平台，用户的操作系统以及后台数 据库千差万别，这为用户整合网络上的有用资源设置了巨大障碍。如何充分利用 w e b 技术将这些应用以低代价的方式方便地连接在一起，从而实现大范围的跨企 业实体的商务应用系统对接真正的实现用户间的无障碍信息交流成为我们必须 面对的重要课题。 人们通过努力，引入分布式架构系统以解决w e b 上交流不畅的问题0 1 。分布 式体系结构作为目前最为流行的软件架构模式之一。较之传统两层c s ( 客户端 服务器) 结构，分布式软件体系结构在复杂系统中表现出了更好的稳定性、安 全性以及更高的执行效率。分布式体系直接把所有的应用都转化为对象的概念， 这更是为整个软件系统提供了相对较好的灵活性和互操作性“1 。所以，建立w e b 技术与分布式技术相结合的信息平台对解决“信息孤岛”问题有积极的促进作 用。 2 1 传统的分布式组件模型 首先来介绍几种传统的分布式组件模型： 1 d c o m “3 ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式组件对象模型) d c o m 是由m i c r o s o f t 公司推出的模型，是c o m 技术的扩展，享有诸多如 m t s ( m i c r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e r ，微软事务服务器，用于解决关键业务) ， m s m q ( m i c r o s o f tm e s s a g eq u e u es e r v e r ，微软消息队列服务器，用于消息通讯) 等很多微软高级服务“”，是分布式计算的一个比较完整的平台。它通过分布式 计算环境远程进程调用( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n v i r o n m e n tr e m o t ep r o c e d u r e c a l l ，d c e r p c ) 协议的支持来调用远程对象，通常描述为“带有长导线的c o m ”。 d c o m 的跨进程及机器边界，跨语言性能好，有许多c o m 组件可供使用，获得了 大量流行软件开发工具支持，应用开发相对简单。同时，它的缺点也是显而易见 的，它跨平台性能极差，不能很好的实现与第三方厂商的互操作是它的最大问题， 如它在j a v a 内运行的时候必须要有微软j a v a 虚拟机的支持。 2 c o b r a ”3 ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，通用对象请求 4 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 代理结构) c o b r a 是由o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ( 对象管理组) 为了达到分布异构环境 下基于对象部件的重用，可移植和可互操作的目的而制定的标准，通过i n t e r n e t i n t e r o r b 协议( i i o p ) 传输数据。c o r b a 的特点是大而全，它对使用者屏蔽底层 通信，提供各种系统级的服务，比d c o m 有比较好的互操作性和开放性。c o r b a 的缺点是庞大而且复杂，而且虽然c o b r a 是由多个厂商实现的规范，但是它的互 操作性仍只能以简单的方式完成曲3 ，使用成本高。 3 j a v ar m i ( j a v ar e m o t em e t h o di n v o c a t i o d j a v a 远程方法调用) j a v ar m i 是s u n 公司使用j a v a 语言建立的分布对象计算环境，它选择了j a v a 远程方法协议( j r m p ) 来处理对象间的通信，允许一个j a v a 虚拟机调用运行在 位于网络中另一个地方的j a v a 虚拟机上的对象方法。相对c o r b a 技术而言，j a v a r m i 比较简单。由于j a v a 是纯语言的，所以j a v ar m i 的跨平台性非常的好。同 样是因为j a v a 的纯语言特性，造成了它跨语言性能比较差的缺点。 传统分布式计算技术非常适合在紧密管理的局域网上使用运行于相同平台 的软件来创建企业级应用程序，但他们在创建跨平台、跨i n t e r n e t 、适应 i n t e r n e t 的可伸缩的应用程序时候力不从心，因为它们并不是为完成这些目标 而设计的。由于传统软件架构无法很好地满足不断变更的多样化需求，人们迫切 需要一种新的计算模式，能够方便地实现i n t e r n e t 上跨平台、语言独立、松散 耦合的异构应用的交互和集成。于是，面向服务( s e r v i c eo r i e n t e d a r c h it e c t u r e ，s o a ) 的分布式计算模式应运而生。 2 2 面向服务的系统架构 面向服务架构( s o a ) 是一种应用框架，它着眼于日常的业务应用，并将它 们划分为单独的业务功能和流程，即所谓的服务。s o a 使用户可以构建、部署和 整合这些服务，且无需依赖应用程序及其运行计算平台，从而提高业务流程的灵 活性“”。服务接受来自所有授权对象的请求，使得服务可以同时为多个应用程序 提供相同的功能，大大增大软件复用程度，减少开发和维护成本。一个服务是服 务提供者为实现服务请求而执行的一个工作单元( 应用程序) ，是一些已定义的操 作，也就是说，一个服务实现了一个应用的功能，它是一个粗粒度的、可发现的 软件实体，通过一组松散耦合和基于消息的模型与其它的应用或服务交互o “3 。 5 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 s o a 可以给企业带来多方面的好处：企业可方便地利用现有资产，而不必重新从 头构建：更易于集成和管理：减少软件开发所需的时间，以快速地开发新的业务 服务；减少成本和增加重用。 在基于s o a 的研究中，目前业已实现了s o a 的较有代表性的是w e b 服务技术。 w e b 服务是一系列标准和正在发展中的标准，它们是由w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ( w 3 c ) 设计和指定的”“，用来促进跨平台程序对程序的通信。作为实 现s o a 的一种方式w e b 服务能够提供高层的业务描述、注册和发现机制，并进 一步实现业务环境中的事务机制、安全机制和业务流程。相比以前的分布式计算 技术，w e b 服务技术具有更好的可靠性、扩展性、易用性且具有协议开放性。 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 3 w e b 服务的技术基础 3 1 w e b 服务概述 作为当前i t 界最为热门的技术，很多组织和厂商都给出了w e b 服务的概念， 其中i b m 提出：w e b 服务是一种接口，它描述了一组操作，可以使用标准的x m l 消息传递技术，经由网络访问这些操作。w e b 服务可完成指定的任务或任务组。 w e b 服务采用标准的、形式化的x m l 概念进行描述，称之为描述服务。服务描述 提供丁与该服务进行交互所必须的所以细节，包括消息格式( 即操作细节) 、传输 协议和位置。接口的实质是隐去了服务的实现细节，以至于他的使用可以独立于 实现它的硬件或软件平台，独立于用来编写它的编程语言。这就允许并促进了基 于w e b 服务的应用成为松散耦合的、面向构件的、跨技术的实现。w e b 服务可以 单独使用，也可以与其它w e b 服务协作执行一个复杂的任务集或商业事务3 。 我们可以把w e b 服务理解为企业之间的应用集成的一种简单的、可扩展的、 基于行业标准的模型，也可以被认为是具有对象技术所承诺的所有优点的一种部 署在w e b 上的对象( w e bo b j e c t ) 。 w e b 服务的基石是以x m l 为主的、开放的w e b 规范技术。它充分利用了互联 网的特点和现有的基础设施，以非常方便的手段砌入到本地的开发环境，而无需 考虑w e b 服务应用程序的操作平台、开发语言以及对象模型。w e b 服务体现了一 种黑箱操作并提供良好定义的接口来描述了一组可以在网络上通过标准化的 x m l 消息传递访问的操作( 也可以称为服务) ，w e b 服务可以使用基于x m l 语言 的协议被一个应用程序内部使用，而且也可以通过互联网或者局域网被外部的应 用程序所访问。开发者可以重复利用该w e b 服务而无需考虑它的实现，只需要通 过绑定远程服务，本地服务和定制的代码来将w e b 服务嵌入到应用程序。 相比较传统的分布式组件模型如微软的d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ，分布式组件对象模型) 、对象管理组( 0 m g ) 的c o r b a ( c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，通用对象请求代理结构) 等，作为一种 新的分布式组件模型，w e b 服务在松散耦合环境多种异构应用之间的互操作、集 成和协作方面的应用以及在易访问性、可集成性、安全性、服务质量等方面就有 极大的优势。w e b 服务利用开放标准和共同的基础设施作对象描述、发现和访问， 使w e b 服务可以单独或同其他w e b 服务一起用于实现复杂的聚集或商业交易。w e b 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 服务技术有助于改变企业对i t 系统的应用方式和依赖程度。在w e b 服务技术的 帮助下，更多的企业可以不再耗费巨资建设i t 系统，大多数企业应用都可以使 用i n t e r n e t 上提供的各类w e b 服务服务来实现。专业的i t 服务提供商可以通过 建设w e b 服务并出售服务获取可观的利润。 总之，w e b 服务技术是一种基于x m l 语言和标准的网络协议实现的分布式计 算技术。w e b 服务足以把整个i n t e r n e t 变成一个可以无限扩展、拥有无限潜力 的分布式计算平台。使用w e b 服务技术相互连接的软件可以在i n t e r n e t 上自由 沟通，智能设备上的应用软件可以随时调用i n t e r n e t 上任何地点的w e b 服务服 务。在w e b 服务的技术框架之内，软件模块充分复用、计算机资源共享、信息无 障碍交流等一代又一代程序员们执著追求的理想将最终成为现实“。 目前，w e b 服务己经在全球启动了一波i t 业的浪潮，无论平台供应商、解 决方案供应商、技术供应商，还是服务供应商都纷纷在自己的平台，解决方案以 及服务中加入w e b 服务。以m i c r o s o f t ，i b m ，o r a c l e ，h p ，b e a ，s a p 等为首的 i t 巨头们无一例外地将自己的软件产品解决方案全面支持w e b 服务，同时共同 成立了w s i ( w e bs e r v i c e si n t e r o p e r a b i l i t yo r g a n i z a t i o n ) ，致力于推广w e b 服务的全面应用。 3 2 w e b 服务体系结构 w e b 服务采用面向服务( s e r v i c e s o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 的体系 结构。面向服务是一种架构模型，它可根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应 用组件进行分布式部署、组合和使用。 面向服务体系结构是面向对象分析与设计( o o a d ) 的一种合理发展( 1 0 9 i c a l e v o l u t i o n ) ，同时也是电子商务解决方案中，面向体系结构、设计、实现与部署 而采用的组件化的合理发展。这两种方式在复杂的大型系统中经受住了考验。和 面向对象系统一样，封装、消息传递、动态绑定、服务描述和查询也是面向服务 中的基本概念，而且，面向服务另外一个基本概念就是：所有东西都是服务，这 些服务发布一个a p i 接口供网络中的其他服务使用，并且封装了实现细节“。 如图3 - i 所示，在该模式图上有三种角色：服务提供者、服务代理者和服务 请求者。w e b 服务体系结构其实就是基于服务提供者、服务代理者和服务请求者 三种角色间的交互。交互具体涉及到发布、查找和绑定操作。 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 图3 - 1w e b 服务的体系结构 ( 1 ) w e b 服务体系结构中角色： 服务提供者( s e r v i c e sp r o v i d e r ) ：从商务角度来看，服务的提供者是所有者， 它创建和提供业务服务或系统功能，向请求者提供零售服务：从体系结构上 看它是提供服务的平台，发布自己的服务，并对使用自身服务的请求进行响 应。 服务请求者( s e r v i c e sr e q u e s t e r ) ：从商务角度来讲，它是需要获取某种业 务服务的客户，例如购买者、购买者代理、供给商等，他们根据服务注册表 搜寻或查找所需的服务。从体系结构上看服务请求者是寻找并调用服务的客 户端应用程序。 服务代理( s e r v i c e sb r o k e r ) ：它是指用来存储服务描述信息的信息仓库。好 比信息或业务服务交换的门户，负责为服务提供方发布服务，为服务请求方 查询服务，并且讲获取服务的信息绑定给请求方式。 ( 2 ) w e b 服务体系结构有关的操作 发布( p u b l i s h ) ：服务提供者需要将服务进行一定的描述并发布到注册服务 器上。在发布操作中，服务提供者需要通过注册服务器的身份验证才能对服 务描述信息进行发布和修改。 查找( f i n d ) ：服务请求者根据注册服务器提供的规范接口发出查询请求，从 而获取自己需要的服务相关信息。查找操作一般有两种模式。一种是浏览模 式( b r o w s ep a t t e r n ) ，即服务请求者可以根据通用的分类标准来浏览或者通 9 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 过一些关键词来搜索，逐步缩小查找的范围，直到找到满足需要的服务，而 查找的结果是一系列服务的集合。另一种是直接获取模式( d r i l ld o w n p a t t e r n ) ，就是通过唯一的关键词直接得到特定服务描述信息，查找结果是 唯一的。查找操作一般在服务请求者的程序设计阶段和运行阶段使用。在程 序设计阶段，主要通过查找来获得服务的接口描述：在运行阶段，则是使用 查找来检索服务的绑定和位置信息。 绑定( b i n d ) ：服务请求者通过分析从注册服务器中得到的服务绑定信息，例 如服务的访问路径、服务调用的参数、返回结果、传输协议、安生要求等， 对自己的系统进行响应的配置，进而可以远程调用服务提供者所提供的服 务。 发布服务描述、查询服务描述、绑定和调用服务是使用w e b 服务必须的三个 操作。它们可以单独使用，也可以交替、重复的使用。另外还有服务( s e r v i c e s ) 、 服务描述( s e r v i c e sd e s c r i p t i o n ) 两个操作。所有这些操作和角色共同的构成了 w e b 服务的体系结构。 在这个体系结构中，w e b 服务提供者首先通过u d d ir e g i s t r y 发布其提供的 可用服务。而后w e b 服务请求者通过u d d ir e g i s t r y 查找其所需要的服务，并得 到w e b 服务提供者所在的u r l 。这样，w e b 服务的消费就发现了w e b 服务提供者， 而后的工作就在这两者之间进行。w e b 服务可以用w s d l 描述语言来描述其所提 供服务的性质，功能和接口信息。w e b 服务请求者通过发送r e q u e s tw s d l 的请 求，得到了这些信息，绑定服务提供者所提供的服务，并实施调用。 3 3 w e b 服务的关键技术 w e b 服务实现所需的核心技术主要包括x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ， 扩展标记语言) 、u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ， 通用描述、发现和集成) 、w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服 务描述语言) 、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) 等”。 ( 1 ) x m l x m l 是一种用结构化的方法存储数据的纯文本格式，易于建立和分析。、虽然 它的数据存储和数据传输不如专用的方法效率高，但是它有较强的可读性和可移 植性。在w e b 服务中使用这种独立于平台的技术进行数据交换。 f o 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 ( 2 ) u d d i u d d i 提供了一种独立于平台的基于w e b 的分布式数据库，其中包含了位置 信息和w e b 服务的类目以及位置信息。这使用户可以方便的找到和使用w e b 服务。 ( 3 ) w s d l w s d l 是w e b 服务服务框架的一部分，使用基于x m l 的语法来描述w e b 服务 的规范。它描述了w e b 服务和客户机之间的消息处理机制，w e b 服务的位置以及 w e b 服务所使用的协议。 【4 ) s o a p w e b 服务采用s o a p 作为通讯的协议。s o a p 是用于交换x m l 编码信息的轻量 级协议。它有三个主要方面：x m l e n v e l o p e 为描述信息内容和如何处理内容定 义了框架，将程序对象编码成为x m l 对象的规则，执行远程过程调用的约定。同 时，s o a p 又是一个高级协议可以运行在任何其他传输协议上，比如h t t p ，s m t p 等1 ”。 从本质上来讲，u d d i 为已经发布的w e b 服务提供了一个中心注册库，w s d l 描述w e b 服务，s o a p 为w e b 服务提供了传递信息。w e b 服务的运行机理可以描述 为：离散分布在公开或私有场合的w e b 服务，用w s d l 描述自己，在u d d i 环境中 推销自己，寻求协作，通过s o a p 协议，使用x 扎消息传递接受调用参数，在为 用户或其它程序、其他w e b 服务提供服务的同时，也享受了其它w e b 服务所提供 的服务。 3 3 1 x m l 3 3 1 1 x m l 概述 x m l 即可扩展标记语言，是由s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u p ，标准化 通用标记语言) 发展而来，是s g m l 的一个简化子集，它以一种开放的自我描述方 式定义数据结构，在描述数据内容的同时能突出对结构的描述，从而体现出数据 之间的关系。作为一种标记语言，x m l 通过定义数量不限的标记来描述文档中的 资料。通过嵌套的信息结构，它提供了一个直接处理数据的通用方法。它注重描 述数据的内容，可以被不同的数据使用者从中提取所关心的不同数据内容，用于 各自的目的。因此，x m l 提供了一种高效的结构化信息的交换机制，成为开放环 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 境下描述数据、描述信息的标准技术“”。 x m l 解决了在不同平台系统之间的数据结构模式的差异，使得数据层在 x m l 技术的支持下统一起来。w e b 服务平台中采用可扩展标记语言( x m l ) 表示数据 的基本格式，原因除了易于建立和易于分析外，主要还是在于x m l 既是平台无关 的，又是厂商无关的。w e b 服务通过x m l 这种结构化描述信息的标准格式，让异 构平台上的不同系统可互相通信和共享数据。x m l 是w e b 服务的基石。 作为一种应用同趋广泛的技术，x m l 提供了一种新的数据交换的标准，并使 得为特定的应用制定特殊的数据格式，在各系统之间传送结构化数据成为可能。 3 ，3 1 2 x m l 的特点 l 的主要特性如下： 可扩展性。 x m l 的层次较高，是一种可用来“设计语言的语占”，x m l 由若干规则组成， 这些规则可用于创建标记语言，并能用一种常常称作分析程序的简明程序处理所 有新创建的标记语言。x m l 允许各个组织、个人建立适合自己需要的结构和语义 信息，可使计算机和服务器即时处理多种形式的信息。 开放性。 开放式标准x m l 的基础是经过验证的标准技术，并针对网络做最佳化。x m l 的开放性主要表现为平台无关性，借助x m l ，异构系统之间可以方便地进行信息 交流。 同时，x m l 使用d t d ( 文档类型定义) 规定一套关于标记符号的语法、语义规 则，比较准确地描述文本资料的内容、含义、结构、特征和关系等信息，而把资 料的外观表现形式交给样式表如c s s ，x s l ，d s s s l 等处理，这样就把资料的内容 和其表现形式合理地隔开，从而大大提高x m l 资料的可理解性、可交换性和重用 性。 高效性。 支持复用文档片断，使用者可以定义和使用自己的标签，也可与他人共享。 x m l 提供了一个独立的运用程序的方法来共享数据，应用程序可以使用标淮的 d t d 来验证数据是否有效。x m l 格式的数据文件既能通过网络传送到其它应用软 件、对象或中间服务器做进一步的处理，亦可由浏览器进行浏览，它为灵活的分 安全w e b 服务在国家击剑队信息化平台中的应用 布式应用软件的开发提供了支持。 国际化。 标准国际化，且支持世界上大多数文字。新的编码标准支持世界上所有以主 要语言编写的混合文本。 3 3 1 3 x m l 在w e b 服务中的作用 w e b 服务的全部规范、技术都是以x m l 为底层核心和架构基础的。无论w e b 服务的调用一s o a p ，w e b 服务的描述岍s d l ，还是w e b 服务的发现u d d i ，都是 使用x m l 作为信启描述和交换的标准手段。 1 、简单对象访问协议s o a p 用x b l l 描述s o a p 消息 客户端代理把用户的请求按照s o a p 包装成x m l 格式的消息，然后通过h t t p 协议把消息传到w e b 服务所在的服务器。服务器解读x m l 形式的请求，并把它翻 译为w e b 服务所理解的调用形式。然后，w e b 服务器把调用结果翻译为x m l 消息 并通过网络传到客户端，客户端再把相应的x l 翻译为用户应用所能理解的形 式。 2 、w s d l 用x m l 描述服务 w s d l 用x m l 描述w e b 服务提供的服务端口以及每个端口接收的消息和返回 的消息等。 3 、u d d i 通过x b l l 存储w e b 服务的描述 u d d i 通过x m l 提供了一种独立于平台的基于w e b 的分布式数据库，其中包 含了位置信息和w e b 服务的类目以及位置信息。通过这个x m l 数据库，用户可以 方便的找到和使用w e b 服务。 我们甚至可以说，w e b 服务的一切都建立在x m l 技术基础上，包括w e b 服务 的消息、描述和服务实现的各个环节。利用x m l 可以有效地解决新旧系统、不同 应用系统之间或者不同数据源之间的数据共享与交互问题。 3 3 2 s o a p 3 3 2 1 s o a p 概述 w e b 服务应支持不同的系统之间用