基于IC卡的機房管理系統設計

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：王櫻 劉風華 王璐   人氣： 發表時間：2011年11月23日

    當今，計算機在高校的應用已很普及，各高校相繼建成許多微機房，其中有數百臺計算機的大機房，也有幾十臺計算機的小機房．在這些機房中有相當一部分的管理方式還很原始，采用手工表格填寫管理模式，在這種管理方式下，管理人員對學生和機器的動態管理顯得力不從心，機器使用率降低．目前，有許多學校在機房管理上使用了IC卡，但還是不盡人意．對其機理進行分析，以往用的IC卡機房管理系統有2種模式：一種是在每個機房中配置了1個IC卡讀寫終端、1臺微機和1個電源控制器。用戶刷卡后可以通過電源控制器打開相應的終端上機，但該方案需要額外的硬件設備．此外，它只能實現對各終端進行開關控制，而不能對用戶上網或對其他軟件資源的使用進行管理．另外一種模式是每個客戶終端都配備了讀卡器，用戶開機和關機前都必須插卡，并以此來實現對機房資源的管理，但該方案會大大增加系統的造價．綜合上述2種模式，我們依據機房現有條件及將來的擴展，取其之長，進行了新的設計．

1 機房管理系統的總體設計 

1．1 系統總體框架設計 

    機房管理系統的總體框架(如圖1所示)包括發卡系統、客戶端子系統、以及IC卡機房計費系統等．發卡系統又包含有辦卡子系統、掛失和解掛失子系統、充值子系統、查詢子系統和退卡子系統．客戶端子系統包括了用戶登陸和計費控制2部分．計費系統包括了網絡監控、費率設置以及按費率結帳子系統．

圖1 機房管理系統總體設計 

1．2 系統的主要硬件構成 

    該系統的硬件主要有以下幾部份組成：IC卡+讀卡器十服務器+網絡．IC卡是一種內部具有存儲和處理能力的集成電路卡，在響應外部激勵時其本身能夠建立或修改數據，它的存儲容量大大超出了磁卡，具有很好的安全性．IC卡從內部結構分為存儲器卡、邏輯加密卡和CPU 卡；按連接方式分為接觸式和非接觸式IC卡．由于非接觸式IC卡比接觸式IC卡具有更高的可靠性、且操作方便，因此本系統的設計采用了非接觸式IC卡．非接觸式IC卡又稱射頻卡，是射頻識別技術和IC卡技術有機結合的產物．IC卡具有標準化、智能化以及安全性的特點，所以可以將其作為學生上機學習的“身份證”，從而實現機房的信息化管理．
本系統采用的是非接觸式IC卡，中主要記錄有用戶的學號、密碼、金額、以及卡號等用戶的基本信息.

1．3 系統的軟件平臺 

    系統采用微軟．NET技術，基于B／S結構，腳本為VB，數據庫用SQL SERVER 2000來實現，該系統留有對外的軟、硬件接口，易于功能擴充． 

2 各部分的功能介紹

2．1 發卡系統功能介紹 

    發卡子系統主要記錄辦卡人的基本信息，比如：專業、班級、學號、姓名、性別、密碼、卡編號、金額、辦卡日期等信息．然后將這些信息存入持卡人基本信息表，這張表中除了記錄以上信息外．還要有該卡是否掛失的字段，該字段可以用來表示該卡是否有效，剛辦理的IC卡應當都是有效的．卡分為2類：班級卡和自費卡．班級卡無需充值，只是在發卡時在補貼項目輸入nh的機時，供上課使用．自費卡需要充值，在管理中心刷卡時僅能獲得1個座位．此系統中還包括換卡功能，主要是給已有IC卡的學生更換1張IC卡，主要用于更換非人為損壞的IC卡．機房管理系統的數據庫總體設計如圖2所示．

圖2 機房管理系統的數據庫總體設計 

    掛失解掛系統主要是在持卡人的卡丟失時，能及時向網絡中心報告，從而減少持卡人相應的損失．掛失表中主要記錄丟失卡人的卡編號、學號、姓名、密碼等信息． 

    解掛主要是如果持卡人找到丟失的卡時，能將系統對該卡的禁用解除，使持卡人能繼續使用該卡．在機房總數據庫服務器中包含了持卡人基本信息表、掛失表和解掛表．發卡端可以直接操作這3張表，這些操作包括查詢、修改、刪除等，這樣做使上述操作更快地對用戶生效．當各個機房的子服務器開機時，它們從機房總數據庫服務器中下載有效持卡人的基本信息表．如果有人到發卡端掛失或進行解掛，機房總數據庫服務器就會生成掛失表和解掛表，每隔5 min就將這2張表發向各個機房的子服務器，各個機房的子服務器根據這2張表進行相關的設置操作．

    充值系統可以使用戶對卡中的金額進行補充．可以分為2大類：一類是集體充值，另一類是單個充值．集體充值主要是在進行某些活動時，機房進行統一的充值活動，比如以班為單位進行充值．查詢子系統中，用戶可以在充值時對卡中所剩的金額進行查詢，以便了解情況．另外還可以查詢充值記錄，上下機時間記錄等．每種查詢都可以根據卡號、學號、姓名、日期等參數進行分類或綜合查詢．對管理員而言，可以對某些用戶進行詳細的查詢，也可以查詢符合某些條件的用戶信息，統計IC卡在某個時間段內的出售數量及金額． 

    退卡子系統，當用戶不再使用該卡時，可通過該模塊進行結算，扣除折舊費，收回該卡，經處理后該卡可再使用．

2．2 客戶端子系統介紹 

    客戶端子系統主要來完成對用戶身份的確定，包括控制用戶登陸和計時．在用戶上機時，各個機房中都有1臺子服務器，這臺服務器中有持卡人的驗證信息，這些驗證信息包括班級、姓名、學號、卡編號、金額、密碼等．用戶須持卡上機，卡上記錄著用戶的基本信息．進入房間時須先刷卡，進行身份驗證和帳戶審核，同時顯示該用戶的基本信息．如果是合法用戶，則可以正常開機登陸注冊；否則登陸注冊不成功，同時修改該用戶在數據庫表中的狀態字．這時用戶進行的驗證僅僅是身份的驗證，然后當用戶打開電腦進入系統時，系統會提示用戶輸入學號和密碼，用戶必須輸入正確的學號和密碼方可使用電腦．如果用戶使用的IC卡是撿到的或通過其他途徑得到的，當用戶輸入密碼和學號3次，仍不正確時，系統將鎖定該用戶帳號，并提示管理員該帳戶存在問題；用戶若想繼續使用，則須到機房服務器解鎖．用戶登陸成功后，機房服務器會自動讀取該用戶的金額，實時檢測用戶的金額，判斷用戶能使用計算機的時間，當用戶的金額即將用完時會通過客戶端子程序提示用戶．用戶登陸成功后就開始計時，機房服務器將用戶當前計算機的IP地址進行登記，這樣做是為了防止用戶同時使用多臺計算機造成設備資源的浪費．客戶機管理軟件依據預定費率自動進行計時計費，每3 min從IC卡中扣減一次金額并修改服務器中心數據庫的相關數據．客戶端軟件同時還具有查詢余額、更改密碼、關機、重啟和注銷等功能．

2．3 IC卡機房計費系統介紹 

    網絡監控：系統監控模塊是針對系統管理員而設計的，對機房的各個機器和用戶上機狀態進行監控．在網絡正常運行時，通過網絡監控功能可實現在線監視所有的上機用戶信息，包括其系別、班級、姓名、學號、余額、上機運行屏幕信息等詳細信息；可實時向機房全部微機下達廣播通知；如果有學生在上課時，做一些與上課無關的事情或玩游戲，管理員可以發送警告消息，嚴重者可強行鎖定、注銷或關閉該計算機．
    費率設置：系統管理員可以設定或修改相應的收費標準．比如，根據網絡的通訊情況，或者根據上機的時段來設置費率
    按費率結帳：用戶在下機離開機房時必須劃卡進行關機驗證和結帳．如果用戶已正常注銷則從卡中扣除上機金額并再次更新該用戶的刷卡記錄．用戶在注銷電腦時，客戶端軟件會通知服務器，服務器會將該用戶的電腦IP地址釋放。

2．4 總體的實現過程 

    當用戶辦理1張IC卡開始上機時，首先在進入機房時，要進行1次刷卡，這次刷卡是對用戶身份的確定，看該卡是否是有效卡．如果不是有效卡，則上機失敗；若是有效卡，則在機房服務器中顯示用戶信息，并允許用戶登陸，同時修改該卡的信息；這樣即使用戶強行進入機房，也會因為沒有用戶的記錄而不能使用計算機．當用戶打開計算機進行上機時，客戶端子程序要求用戶輸入學號和密碼．如果輸入錯誤，則需要重新登陸，在輸入3次仍然不正確時，鎖定用戶并提示機房管理員；若輸入正確，則可以開始上機，然后系統開始計時；用戶上完機后退出系統，接著注銷，在注銷時，客戶端子系統會通知機房服務器用戶退出的時間，服務器將該用戶電腦IP地址釋放，在用戶離開機房時，需要再次刷卡．整個流程如圖3所示． 

圖3 基于IC卡的機房管理系統操作流程圖

3 系統特點 

    (1)安全可靠．本系統使用的IC卡是非接觸邏輯加密卡，卡上只保留標志信息 ．用戶信息保存在服務器上，只有通過服務器上查詢才可得到，對數據的安全及保密起到了積極作用．
    (2)響應速度快．機房服務器每次開機，就把本機房的座位信息表從數據中心下載下來，并把用戶信息從管理中心總服務器下載下來．這樣管理中心刷卡操作所引起的數據交換只在本地數據庫上進行，加快了刷卡速度．
    (3)防止1卡多用現象．系統采用了數據集中管理，在用戶使用1臺計算機時，用戶的帳號會和電腦IP地址進行綁定，所以1個用戶只能使用1臺計算機，杜絕了1卡多用的現象．
    (4)多種計費方式．系統對不同座位，不同時段以及網絡的通訊狀況設定不同的費率，便于機房的多種計費方式．
    (5)可靈活地增加一些輔助管理軟件幫助管理，如美萍、凌波等，都很方便．

4 結 語 

    基于IC卡的機房管理系統，在無人值守的情況下能保證上機秩序井然，提高了計算機的利用率；同時實驗室管理人員的負擔也明顯減輕，實現了高效的、全自動化的開放式管理．采用向用戶發行預置金額的IC卡，實現了上機預收費，對用戶有極大的吸引力，極大地保證了客流量的穩定．通過機房管理系統用戶上機自由度加大，管理無難度，大大減少了工作人員，降低了管理費用．控制與收費的嚴密性，保證了無漏費、無人情機、無糾紛等．本系統的建立，為網絡環境下計算機實驗室的管理建立了一個理想的、科學化的管理模式．由于學校目前教師、學生使用的IC卡實為非接觸式的RFID卡，如果要實現真正的校園一卡通，兩個系統間還需進一步的進行耦合與改造．

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