使用Ｓｏｃｋｅｔ組件開發(fā)Ｃ／Ｓ網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)

陳曉舟　林　意

[摘要]目前，無紙化考試系統(tǒng)正越來越多成為一種普遍采用的考試手段，是對卷面?zhèn)鹘y(tǒng)考試的一種改革，由于考試品種的多樣性，現(xiàn)階段對于無紙化考試基本上都采用客戶端/服務(wù)器模式，即我們普遍所說的C/S系統(tǒng)。以Delphi6.0作為開發(fā)C/S系統(tǒng)的開發(fā)工具為例，重點(diǎn)研究網(wǎng)絡(luò)無紙化考試系統(tǒng)的開發(fā)思路。

[關(guān)鍵詞]C/S系統(tǒng) Socket組件 套接字 Delphi

中圖分類號：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220052－02

一、引言

網(wǎng)絡(luò)無紙化考試系統(tǒng)作為一種新穎的考試手段出現(xiàn)在上世紀(jì)九十年代，是對傳統(tǒng)卷面考試形式的重大改革，是為了克服傳統(tǒng)考試形式所帶來的一系列問題應(yīng)運(yùn)而生的，無紙化考試對于傳統(tǒng)考試形式具有幾大優(yōu)勢：

1．減少資源浪費(fèi)尤其是大量考試用紙張和印刷的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“綠色”考試的理念。

2．極大地降低了考試成本，尤其是考務(wù)人員的工作量可以大大降低。

3．提高了考試的公平性和公正性，由于題庫加密的因素，可以最大限度地保證考題的安全性。

4．突破了地域限制，能最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢實(shí)施異地考試。

由于考試的特殊性，在多方面都有比較嚴(yán)格的要求，而根據(jù)地域的差異性，在組織考試的時候要充分考慮到影響考試正常進(jìn)行的因素，例如題庫的保密、網(wǎng)絡(luò)線路的可靠與否等等，所以開發(fā)無紙化網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)一般是在基于安全連接的TCP/IP協(xié)議上進(jìn)行，而且，題庫必須進(jìn)行加密以確?？荚嚨墓叫浴?/p>

二、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的基本思路

（一）網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)開發(fā)中主要采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件

無紙化網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，根據(jù)考試的特殊性，我們通常要從考試的保密性、考試的客觀性和考試的數(shù)據(jù)安全性方面考慮，歸納起來有如下幾個問題：考試系統(tǒng)的題庫組織工作，考試系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)安全保障，以及服務(wù)器、考試管理機(jī)、客戶端的兼容性運(yùn)行以及考試故障的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

在Windows中廣泛采用TCP套接字作為連接的主要接口，TCP/IP協(xié)議的套接字接口有三種可選類型：流式套接字、數(shù)據(jù)報套接字和原始套接字，由于數(shù)據(jù)報套接字屬于無連接服務(wù)，是不可靠的鏈接協(xié)議，而原始套接字只用于新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的測試，因此，我們在考試系統(tǒng)中選用流式套接字作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)。

在Delphi開發(fā)系統(tǒng)中，TclientSocket是客戶端Socket套接字組件，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)客戶端的協(xié)議基礎(chǔ)，我們使用它作為考試客戶端的主要組件，這個組件專門負(fù)責(zé)客戶端與服務(wù)器之間的通訊，主要實(shí)現(xiàn)的功能是與服務(wù)器保持連接，收發(fā)題庫和考生的答題，它的幾個重要屬性是：

1．Address屬性

字符串型，它指明了要連接的服務(wù)器的IP地址。

2．Host屬性

字符串型，它指明了要連接的服務(wù)器的主機(jī)名，不過它的優(yōu)先級比Address高，如果同時指定了Address和Host屬性，則Address將被忽略，當(dāng)然，在開發(fā)考試系統(tǒng)時，我們通常只指定Address屬性。

3．Port屬性

整數(shù)類型，指定服務(wù)器的服務(wù)端口，一般避免使用系統(tǒng)默認(rèn)端口0～1023，我們這里使用6000端口。

4．ClientType屬性

枚舉類型，本屬性對組件影響較大，它指定客戶端的Socket讀寫信息的方式。我們設(shè)定為ctNoBlocking。

TserverSocket組件是服務(wù)器套接字組件，用于考試管理機(jī)服務(wù)端，它和TclientSocket組件的許多屬性相似，不同的屬性中比較重要的是TserverType，該屬性也是一個枚舉類型，它包括stNonBlocking和stThreadBlocking兩個值，stThreadBlocking表示采用阻塞方式進(jìn)行連接，在這種情況下，服務(wù)器會為每一個阻塞方式的鏈接自動分配一個新的執(zhí)行線程，這樣，即使某個客戶端程序正在進(jìn)行讀寫操作，其他客戶端也不必等待。在考試系統(tǒng)的開發(fā)中，TserverSocket應(yīng)該采用stThreadBlocki

ng方式進(jìn)行。

（二）網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)開發(fā)的基本結(jié)構(gòu)的有關(guān)思路

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)開發(fā)的要求，網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)由考試服務(wù)器端、考試管理機(jī)端、考試客戶機(jī)端、考試后臺支持系統(tǒng)等軟件組成。當(dāng)然，根據(jù)考試的類型，還可由其他部分組成，如某些考試需要計(jì)算機(jī)模擬一些軟件的運(yùn)行環(huán)境，則另需一些模擬運(yùn)行環(huán)境軟件，本文僅討論一般情況下，網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的組成框架，并不涉及某些專門考試類型，而且，考慮到目前的計(jì)算機(jī)的功能情況，本文將考試服務(wù)器端與考試管理機(jī)端合并在一起進(jìn)行考慮。

1．服務(wù)器與考試管理機(jī)端的設(shè)計(jì)思路

服務(wù)器與考試管理機(jī)端在考試中承擔(dān)了數(shù)據(jù)核心中轉(zhuǎn)、考試管理的重要任務(wù)，所以，在整個考試系統(tǒng)中占有核心地位，目前在普遍使用的網(wǎng)絡(luò)C/S考試系統(tǒng)中大都采用瘦客戶端方式，也就是說，客戶端僅擔(dān)任考生考試平臺的作用，主要的工作是由服務(wù)器和考試管理機(jī)來完成的。因此，服務(wù)器與考試管理機(jī)端軟件的開發(fā)占有很重要的地位。

仔細(xì)分析網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，可以考慮服務(wù)器與考試管理機(jī)端所承擔(dān)的任務(wù)有：題庫的管理與加載、考生庫的管理與加載、考生的考試登錄、考試異常情況處理、考試數(shù)據(jù)處理等等。因此，服務(wù)器與考試管理機(jī)端的軟件框架如圖：

（1）題庫管理模塊

負(fù)責(zé)對考試所涉及的題庫的組織、加密和發(fā)送等工作，其中題庫我們采用數(shù)據(jù)庫的形式進(jìn)行封裝，根據(jù)不同的考試可以分為客觀題和主觀題兩種，而在題目的編排上設(shè)計(jì)到題面和選項(xiàng)的組織，根據(jù)考試的規(guī)模，數(shù)據(jù)庫可以采用SQL或Access，在Delphi中，基本上可以采用三種數(shù)據(jù)庫引擎，即：ODBC引擎、ADO引擎以及Delphi自帶的BDE引擎，考慮到兼容性和易用性等方面的要求，首選采用基于OLE技術(shù)的ADO引擎技術(shù)。使用Delphi自帶的ADO數(shù)據(jù)庫組件即可輕松實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)庫連接。主要使用TADOConnection和TADOQuery組件。TADOConnection負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的連接，只需對其連接字符串正確設(shè)置即可完成連接，TADOQuery組件負(fù)責(zé)具體操作數(shù)據(jù)庫，使用通用的SQL語言。

（2）考生管理模塊

負(fù)責(zé)考生信息的登錄、校驗(yàn)的工作，也是采用數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行管理，可以單獨(dú)存放于考生數(shù)據(jù)庫庫中，對于小型的考試，也可與成績庫一起打包。

（3）考試異常情況處理模塊

負(fù)責(zé)隨時考生考試情況，客戶端網(wǎng)絡(luò)故障處理以及考生因機(jī)器問題的處理解決辦法（移機(jī)考試或重新登錄），它需要在整個考試過程中監(jiān)視每一個客戶端的情況，一發(fā)現(xiàn)客戶端異常就要出現(xiàn)警告信息，以便于考務(wù)人員及時作出調(diào)整。

（4）考試成績處理與數(shù)據(jù)處理模塊

這是網(wǎng)絡(luò)考試中的最后一道環(huán)節(jié)，它負(fù)責(zé)處理考生的考試成績的加密與打包，考生考試中間數(shù)據(jù)的備份和上傳。

2．考試客戶機(jī)的設(shè)計(jì)思想

客戶端承擔(dān)著考生的考試平臺，在與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換方面采用的組件主要也是TclientSocket組件，其監(jiān)聽端口與服務(wù)器設(shè)置一致，其工作方式采用ctBlocking模式，為可靠地進(jìn)行與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換，客戶端采用TwinSocketStream流方式進(jìn)行讀寫。

客戶端的主要任務(wù)是建立一個友好的人機(jī)交互界面，由于采用瘦客戶模式，因此，在一般的考試系統(tǒng)中，并不考慮在客戶端設(shè)計(jì)考試評分環(huán)節(jié)，而是統(tǒng)一在服務(wù)器端進(jìn)行評分。

3．考試服務(wù)器、考試客戶機(jī)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

在Delphi中，即使TclientSocket和TserverSocket能夠相互協(xié)調(diào)工作，但考慮到考試的特殊性，本考試系統(tǒng)在考試服務(wù)器和考試客戶機(jī)之間仍應(yīng)該設(shè)計(jì)一個完整的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，以便于最大限度地減少考試數(shù)據(jù)的錯誤傳遞。所以，必須建立一個所謂的“令牌”規(guī)則，在服務(wù)器（或客戶機(jī)）向客戶機(jī)（或服務(wù)器）發(fā)送第n條數(shù)據(jù)流后，不應(yīng)該馬上發(fā)送第n+1條，而是在收到對方的“請求下一傳送”的“令牌”后才能繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，根據(jù)這個思想，我們實(shí)際上在TclientSocket和TserverSocket的基礎(chǔ)上開發(fā)了一個數(shù)據(jù)傳送中間件供整個系統(tǒng)使用。

三、考試系統(tǒng)開發(fā)中幾個重要技術(shù)

（一）組件開發(fā)技術(shù)

在Delphi中，開發(fā)組件使用三種方法：繼承、聚合和子類化，但是，不管什么方法，開發(fā)VCL組件都必須合理選擇和使用好父類，因?yàn)橹虚g件的屬性和方法往往是繼承自父類，使用輕捷的父類能有效提高開發(fā)效率，例如本文所提及的考試服務(wù)器和考試客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，我們就是分別繼承自TclientSocket和TserverSocket。

（二）掛鉤技術(shù)的合理使用

掛鉤技術(shù)即我們俗稱的“Hook”技術(shù)，Hook技術(shù)功能強(qiáng)大，它能成功地屏蔽系統(tǒng)事件，在考試系統(tǒng)的開發(fā)中，應(yīng)該考慮到考生在考試中的各種操作習(xí)慣，甚至某些作弊手段，例如，為了防止考生有意無意地結(jié)束考試進(jìn)程而導(dǎo)致考試無法進(jìn)行，可建立鍵盤掛鉤，監(jiān)視Ctrl+Alt+Del鍵的情況，屏蔽任務(wù)管理器。

（三）數(shù)據(jù)加密技術(shù)

考試數(shù)據(jù)的加密無疑是考試安全的保障，對考試數(shù)據(jù)的加密是保證考試公平的有效手段，本文采用內(nèi)存壓縮流的方法就是針對數(shù)據(jù)加密而提出的解決方法，對于數(shù)據(jù)庫的加密，也可考慮對關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)行高強(qiáng)度MD5加密方法進(jìn)行。

總之，無紙化考試系統(tǒng)將越來越多地使用在各種考試形式中，它對考試的更加公平、更加公正無疑起著重要的推動作用。

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作者簡介：

陳曉舟，江蘇無錫人，江南大學(xué)工程碩士，無錫市廣播電視大學(xué)講師；林意，江蘇無錫人，江南大學(xué)教授。