淺析校園一卡通的數(shù)據(jù)傳輸平臺

摘 要:近年來，校園一卡通在高校中逐漸普及。本文針對校園一卡通的數(shù)據(jù)傳輸平臺，作了簡要的分析。

關(guān)鍵詞:校園一卡通; 數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號:TP393.18 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2010)6-129-001

隨著我國校園數(shù)字化、信息化建設(shè)的不斷深入，信息資源的整合逐漸進入了規(guī)劃和實施階段。目前很多學(xué)校正建設(shè)相關(guān)的MIS和應(yīng)用系統(tǒng)來統(tǒng)一身份認證、人事、學(xué)工等。結(jié)合校園一卡通，通過共同的身份認證機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的集成與共享，成為校園信息化建設(shè)的有機組成部分。這樣的有機結(jié)合可以提高建設(shè)進度，避免重復(fù)投入，很好地實現(xiàn)了系統(tǒng)間的資源共享[1]。

目前，校園一卡通主要實現(xiàn)了身份認證、電子錢包等功能。通過結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、單片機微電子等技術(shù)，可以代替校園內(nèi)的傳統(tǒng)證件，如學(xué)生證、工作證、借書證、上機證以及一些和現(xiàn)金消費有關(guān)的就餐卡、醫(yī)療卡等，達到了校園日常管理和教學(xué)的全面網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。由此可以看出，校園一卡通建設(shè)也是未來高校數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢。

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，校園一卡通主要運用了三種數(shù)據(jù)傳輸平臺，即VLAN技術(shù)、IPSEC技術(shù)和物理專網(wǎng)技術(shù)，下邊就這3種技術(shù)的特點和運用做一些探討。

一、VLAN技術(shù)

VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名為“虛擬局域網(wǎng)”，是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成獨立網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)。

目前，眾多集成公司建設(shè)校園一卡通首選校園VLAN技術(shù)。其主要原因是由于目前各高校校園網(wǎng)功能比較完善，大多采用了虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備較強的防火墻保護功能。具體實施方面，首先要從校園網(wǎng)的VLAN中劃出一個專用虛擬網(wǎng)分配給一卡通。為了保證一卡通的虛擬網(wǎng)邏輯上和校園網(wǎng)分開，必須取消一卡通的虛擬網(wǎng)和其他校園網(wǎng)用戶之間的路由功能。考慮到校園一卡通專網(wǎng)的安全性，還應(yīng)該利用虛擬網(wǎng)將分布在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的工作站和主機接入到一卡通管理系統(tǒng)中。一卡通專網(wǎng)可以通過雙網(wǎng)卡網(wǎng)關(guān)或者是防火墻與校園網(wǎng)連接，這樣全校師生就可以進行基于WEB的查詢。同時，校園一卡通系統(tǒng)還可以提供實時的銀聯(lián)服務(wù)，方法是將一卡通專網(wǎng)經(jīng)路由器與銀行進行聯(lián)網(wǎng)。

校園一卡通的虛擬專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計和單獨組網(wǎng)的方式是一樣的，采用隔離方式管理起來比較靈活。同時也易于實現(xiàn)，不用單獨投資，增加額外費用。

雖然采用VLAN技術(shù)構(gòu)建的校園一卡通系統(tǒng)更加安全、方便，但是也存在一些缺陷。比如在虛擬網(wǎng)絡(luò)中透傳的方式不具備較好的可擴展性。一方面，為了部署一卡通終端，必須將VLAN及時地部署到交換機上;另一方面網(wǎng)絡(luò)配置的工作量隨著終端的增加而增加，從而造成廣播風(fēng)暴的可能性隨著二層網(wǎng)絡(luò)范圍的擴大而增加。由于校園網(wǎng)中存在多種多樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，快速鏈路恢復(fù)機制無法在二層上使用。即使目前存在一些二層保護協(xié)議，但其中一部分收斂速度較慢，如STP;還有一部分不能被全部廠商所支持，如一些EAPS私有協(xié)議[2]。

二、IPsec 技術(shù)

近年來隨著高校的擴展和合并，很多學(xué)校都建設(shè)了新校區(qū)。這些新校區(qū)通常是跨區(qū)域設(shè)置跨全國的。然而很多高校在各個校區(qū)之間并未實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通，這就造成了一卡通無法跨區(qū)“通”的問題。在不同校區(qū)，老師和學(xué)生有時可能需要使用不同的卡，這不僅浪費了資源，也大大降低了一卡通使用的方便性。VPN系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決以上這些問題，且不會改變原有的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，投入成本也不高。

IPSec位于網(wǎng)絡(luò)層，負責(zé)IP數(shù)據(jù)包的保護和認證。在IP層，IPSec可以保證網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)對等雙方的數(shù)據(jù)私密性、完整性，并執(zhí)行數(shù)據(jù)來源的認證。IPSec能對一對網(wǎng)關(guān)，一對主機或網(wǎng)關(guān)于主機之間的通道的安全。IPsec是一套比較完整體系的VPN技術(shù)，IPsec VPN提供了諸如數(shù)據(jù)來源認證、訪問控制、數(shù)據(jù)認證、身份認證、數(shù)據(jù)加密等一系列的安全保護機制來確保數(shù)據(jù)包的安全。

IPsec通過包封裝包的方法，在Internet上建立了一個通訊的隧道，通過這個隧道，建立起網(wǎng)絡(luò)的連接。首先，IPsec將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝在IP里在互聯(lián)網(wǎng)傳播;其次，封裝過的數(shù)據(jù)包被VPN網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)接受，經(jīng)過拆包和轉(zhuǎn)換等操作，發(fā)送給接收方。在VPN網(wǎng)關(guān)之間傳遞的信息即使被截獲，也無法被篡改和偷窺，原因是數(shù)據(jù)的傳遞方式和在局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞方式是一樣的。采用這種方法大大簡化了在物理上分散的站點之間進行通訊和資源共享的實現(xiàn)方法。進一步提高了通過互聯(lián)網(wǎng)連接的局域網(wǎng)間通信的保密性、安全性和完整性[3]。

兩個一卡通站點可以通過IPsec VPN建立連接，也可以通過創(chuàng)建專用網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建起可信雙方安全加密信息的傳輸通道，還可以建立多種機制訪問一卡通的管理區(qū)域，如隧道、加密傳輸和安全認證等。除了VPN功能以外，在設(shè)備性能優(yōu)異的前提下應(yīng)用層的訪問控制過濾也可以通過IPsec實現(xiàn)。

根據(jù)一卡通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，采用的連接方式也有所不同。在小型的一卡通網(wǎng)絡(luò)中，點對點的IPsec VPN連接方式比較適用，對于中等規(guī)模的一卡通網(wǎng)絡(luò)，可以使用網(wǎng)狀的的隧道連接方式，而對于大型的一卡通網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該采用星型結(jié)構(gòu)的的隧道連接方式，同時需要IPsec VPN的中心網(wǎng)關(guān)作為集中服務(wù)器。

三、物理專網(wǎng)技術(shù)

除了以上提到的2種常用的一卡通數(shù)據(jù)傳輸平臺，如果光纖資源足夠豐富，還可以考慮在物理上構(gòu)造與現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)完全隔絕的專用網(wǎng)絡(luò)，方法是采用獨立光纖連接專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

采用物理隔絕方式構(gòu)建一卡通傳輸平臺需要增加較高的投資成本，但是安全性能極高。很多單位在校園一卡通推廣的初期階段，往往考慮比較多的是系統(tǒng)的安全性，所以大多會采用這種物理網(wǎng)絡(luò)的方式。正是由于采用這種方案建設(shè)成本高，擴展性能差，需要投入大量人力資源和配套的網(wǎng)管系統(tǒng)進行高成本維護，其推廣性受到了很大約束。

關(guān)于高校計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及在教學(xué)中應(yīng)用的研究項目號:20090104

參考文獻:

[1]李天全.校園一卡通的應(yīng)用與實現(xiàn)《辦公室業(yè)務(wù)》2009年5期

[2]方永勝.基于數(shù)字化校園的校園一卡通平臺設(shè)計《運籌與管理》2006年第3期

[3]謝銳.典型數(shù)據(jù)傳輸平臺在一卡通中的應(yīng)用《中國教育網(wǎng)絡(luò)》2008年7月刊