專網和現網促進校園一卡通建設

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：葉新恩 劉璀   人氣： 發表時間：2011年11月07日

    隨著校園信息化建設的不斷進行，校園一卡通作為促進校園信息建設的一個重要環節，在方便師生員工工作、生活、學習，加強學校財務管理等方面發揮著越來越重要的作用。一卡通應用在各大高校中逐漸普及，甚至有些中學和技校也開始進行相應的校園一卡通系統建設。

    總體思路

    校園網的建設和卡片技術的日漸成熟，為校園一卡通系統的發展提供了技術保障。校園一卡通的應用覆蓋學校綜合消費系統(收、繳費及各類款項支取，校內各類消費)和信息查詢系統(身份認證、門禁、考勤、圖書借閱等)，已成為校園管理信息化發展的必然趨勢。

    一卡通系統是比較復雜、龐大的系統，因此其建設首先要考慮到學校未來發展規劃，所采用的技術、硬件設備、安全解決方案等不僅要滿足現有的需求，更應該保證在未來若干年能夠進行產品的升級或更新換代。其次還應考慮到為了有效利用學校的網絡資源，要在校園網基礎設施的支持下，建設一個體現先進管理手段和服務質量的、具有高應用水平的校園一卡通卡應用系統。

    卡片的選擇和扇區功能設計

    根據學校的實際情況，校園卡一般應選用具有一定容量的非接觸式射頻卡（如飛利浦Mifare S70智能卡，卡片容量4K byte）。射頻卡在讀寫時處于非接觸操作狀態，避免了由于接觸不良所造成的讀寫錯誤等誤操作，同時避免了灰塵、油污等外部不良環境對讀寫卡的影響。它具有以下優良性能：（1）操作簡單、快捷。采取無線通迅方式，使用時無方向要求，所以使用起來十分方便。（2）防沖突?？ㄖ写嬗锌焖俜罌_突機制，能防止卡片之間出現數據干擾，因此終端可以同時處理多張卡片。（3）卡中有多個分區，每個分區都有自己的密碼，所以可以將不同的分區用于不同的應用，實現一卡多用。 

    學校根據需求對卡片規劃進行了初步的安排。

    卡片0扇區：0扇區存儲卡片序列號、相關參數；

    基礎扇區：一卡通系統正常使用2個扇區，包括身份信息公共區（1個扇區）和金額區（1個扇區）；

    備份扇區：交易流水、余額備份，使用3個扇區；

    門禁扇區：存儲門禁系統權限數據，主要指宿舍門鎖的控制信息；

    圖書扇區：存儲現有圖書管理系統條碼號，讀卡時可直接模擬條碼信息；

    水控扇區：用于結算式浴室水控和開水房控制系統；

    預留扇區：其他拓展應用。

    網絡系統的設計

    目前校園一卡通網絡的建設，一般有兩種方式：一是采用單獨構建專網的方式；二是利用現有的校園網絡。

    一卡通采用專網具有以下優勢：

    安全性高：與校園網隔離，易防范各種不安全因素；

    穩定性高：一卡通獨立使用帶寬，網絡環境良好。 

    存在的問題有：

    投資高：所有一卡通相關地點都需要布設信息點，隨著一卡通需求的增加，專網建設費用增加；

    項目周期長：一卡通專網需要大量的前期網絡布線工作；

    擴充應用較困難：一卡通的應用范圍較廣，分布在校園內多個地方，而很多應用系統的擴充只需要一個或幾個信息點。

    基于校園網的一卡通系統有以下優勢：

    投資低：無須購置更多的交換設備，充分利用校園網資源；

    項目周期短：免去了專網設計、布線等大量工作；

    擴充應用更加容易：多數應用系統已被校園網覆蓋。

    存在的問題有：

    安全性較差：校園網容易受到內外部多種途徑的攻擊，病毒、木馬等不安全因素較多；

    穩定性較差：校園網因為使用用戶諸多，容易發生網絡堵塞或故障； 

    中央財經大學的一卡通網絡建設中，結合了以上兩種方式。校園一卡通核心交換機采用一臺獨立設備，與關鍵應用部分（如食堂、澡堂等存在大量數據交換的地方）采用專網，保證大量數據的及時傳輸。在其他一卡通應用的地方（往往只有1~2個信息點，如分布在學校各個角落的自助機和供學生查詢消費流水用的服務器等），通過現有的校園網絡傳輸。在校園網上進行ＶＬＡＮ劃分，劃出一卡通專用虛擬網，在邏輯上與校園網分開，校園網核心交換機和一卡通核心交換機之間使用防火墻隔離，通過設置防火墻規則來保證一卡通系統的安全性。

    數據中心和業務子系統的建設

    一卡通系統分為數據中心和業務子系統兩大部分。數據中心包括后臺服務器和前置機。業務子系統包括校園涉及到一卡通服務接入的所有地方，包括消費子系統，門禁子系統和圖書借閱接口等。

    1．數據中心

    數據中心基于SAN光纖交換機來組建存儲網絡，包括中心服務器、磁盤陣列等。學校中心服務器（使用IBM P550小型機，操作系統為AIX 5L）由2臺服務器組成雙機熱備，采用共享的磁盤陣列（IBM DS4700）提供數據存儲服務。通過磁帶機與服務器相連，一方面可以定期數據備份，另一方面可以采用異地備份方式以備災難恢復。

    2．前置機

    前置機包括綜合前置機、轉賬前置機和查詢前置機等,使用傳統的PC服務器即可。 

    綜合前置機負責提供全局配置參數的設定和更改、黑白名單等信息的實時同步管理、全系統各個接入子系統的安全性控制、密鑰的產生與更新管理、自動開工結賬、對接入校園卡平臺的各種子系統設備的狀態監控等功能。

    轉賬前置機作為學校端的唯一出口，負責與銀行前置機實時通訊，依靠專線連接，同時管理、監控遍布各校區的自助轉賬終端。

    查詢前置機是連接校園卡中心與全校查詢終端之間的關鍵樞紐，采用J2EE架構，提供網上查詢服務。

    3. 校園一卡通中各個應用子系統建設符合自己系統使用、管理的網絡，應用服務器或工作站通過VLAN同一卡通中心進行連接，而應用服務器或工作站到終端設備采用專業網絡實現連接，如消費和水控系統的RS485網絡、門禁RS485網絡等，以此形成校園一卡通的整體網絡結構。

    保證系統安全性

    一卡通系統安全性應從網絡環境的安全性、主機系統的安全性、應用系統的安全性、卡片的安全性、密鑰管理體系以及數據的安全性幾個方面來討論。 

    1.網絡環境的安全性，校園網一卡通系統的部分網絡環境采用在校園網的基礎上劃分虛擬專網（VLAN）的方式，因此其安全性必須考慮以下方面：

    （1）重要數據加密傳輸，保證數據的完整性和私密性。

    系統對數據傳輸與存儲環節中所使用的密鑰和關鍵的加密算法采用嚴格的安全措施。學校轉帳前置機與銀行前置機之間數據采用金融業標準的MAC校驗運算。MAC運算的DES密鑰采用動態密鑰。校園內部自助終端與學校轉帳前置機之間采用DES加密，MD5數字簽名，動態密鑰。持卡人的銀行卡密碼由PSAM卡進行金融標準的PIN加密處理，有效防止密碼外瀉，保護持卡人和銀行利益。

    （2）通過應用網關，隔離校園卡專網和校園網。

    為了進一步提高系統的安全性，在網絡設計上，應采用應用網關，隔離原有的校園網和校園卡網絡，采用路由器加防加火墻的硬件保障機制。通過防火墻可以過濾掉不安全的數據包，控制用戶對系統的訪問，實現集中的安全管理。

    2.主機系統的安全，包括采用安全的操作系統以及數據庫系統。數據庫提供多種數據備份方式，尤其是在線數據備份可保證系統7×24小時的運行，同時可靠支持機制可能實現數據庫系統的快速災難恢復，確保數據的絕對可靠。 

    3.應用系統的安全，應用系統原則上只保留自已私有的數據，重要數據均存放于數據中心，從而實現應用與數據處理分離，使得應用系統安全可靠。

    4.卡片的安全性，應用中采用一卡一密、一區一密的加密機制，防止被盜濫用。加入專用標識，采用專用算法，有效地防止偽卡。

    5. 密鑰的安全性，系統每天都產生一個新的動態密鑰，密鑰生成后不會寫入到硬盤中，而是一直駐留在中心服務器的內存中，在密鑰的整個生命周期中（一般為一個工作日），即使系統管理員也無法讀取密鑰內容，這種機制可以很大程度上保證系統的安全性。 
 
    6.數據的安全，數據中心采用磁帶脫機保存一卡通系統的重要數據，確保了數據的安全性。

    校園一卡通工程是數字化校園建設的基礎工程，可以通過校園一卡通的建設，逐步形成全校范圍的數字空間和共享環境。校園一卡通系統各項功能的實現，不但在生活和學習上會為學校師生員工提供極大方便，同時也會極大地提升學校的管理水平和科學決策水平，成為學校實現現代化管理的標志。