基于Android系統的移動學習終端平臺開發與安全

◆張永剛

（定西師范高等專科學校 甘肅 743000）

基于Android系統的移動學習終端平臺開發與安全

◆張永剛

（定西師范高等專科學校 甘肅 743000）

隨著科學技術與互聯網絡的發展與進步，我們已經適應并且對網絡產生了依賴的心理。網絡世界信息資源十分豐富，在很大的程度上改善了人們的生活水平，提升了人們的生活質量。傳統的教育受到場地以及相關教育資源、方式的限制，已經無法滿足現代社會人們對于知識的學習與需求。與此同時，高速發展的社會對人才的要求也在不斷提升，人們需要隨時隨地地掌握最新的知識與信息。因此，移動學習的方式應運而生。移動學習是一種基于移動通信技術的一項非正式的學習。本文設計的就是一種針對移動學習平臺的要求與特點，以Android手機為使用終端進而構建的出來的，基于Android系統的移動學習平臺。

Android系統；移動學習；移動學習終端平臺；開發與研究

0 引言

隨著我國經濟的發展，社會的進步，對于教育的發展越來越予以重視。一個國家的教育水平就能體現出這個國家的綜合實力。隨著信息技術時代的到來，傳統的教育模式已經無法滿足現代社會對于人才的培養要求了。

1 Android系統簡介

1.1 Android概述

Android是基于Linux平臺的開源手機操作系統，由Google進行研究與開發的。其主要是應用于移動便攜設備上，如我們經常使用的手機或者是平板電腦等。距第一部Android手機的發布至今已有十余年的時間，隨著智能手機的普及，Android系統在移動設備上的應用越來越廣泛。據相關數據顯示，Android系統在全球智能手機的操作系統中占據了近76%的市場份額，而在我國的市場占有率接近90%。

1.2 Android系統的優缺點（1）系統的開放性與免費性

Android系統相對應于其他的系統而言，有著不可比擬的開放性以及服務的免費性。Android系統對于第三方的軟件的安裝與應用是完全開放的，進而就為軟件的開發者在開發時提供了較大的發揮空間，同時鼓勵了相關的開發者開發更多功能的Android應用。

（2）無縫結合的Google應用

Google作為全球互聯網絡的領軍代表，有著一套屬于自己的獨特服務體系。近年來，Google已經在搜索、地圖、郵件等方面形成了較大的影響力，同時也將其應用到智能手機中。因此應用Android平臺的智能手機其在搜索功能上占有絕對的優勢，用戶可以利用手機享受到各種各樣的Google服務。

（3）相關廠商的支持

Android系統已經獲得移動運營商、手機設備制造商、開發者等相關廠商的鼎力支持。隨著Android系統的發展，越來越多的企業加入到了開放手機聯盟中。基于Android的開放性，很多廠商也推出了屬于自己獨特的企業文化特色產品，這些產品通常情況下具有較多的功能，樣式造型多變，并且價格較低，因此受到了大多數消費者的追捧和歡迎。同時也增加了許多的Android客戶，從而推進了Android系統的進一步發展。

（4）技術需要進一步的完善

就目前而言，Android系統的版本雖然已經發展到了5.0以上了，但在其技術中仍舊存在許多的缺點，系統自身的bug是這么多年來一直無法完全消除的。由于Android系統應用的手機類型、配置比較多也比較復雜，因此為了兼容不同層次的硬件，其Android系統就存在先天性的低效率的不穩定的特點。

（5）其他技術的競爭

智能手機與PC的互相聯動以及相關的無縫對接是現代信息技術發展的一個必然趨勢。就以此而言，微軟的Windows系統所推出的Windows mobile與互聯網的無縫對接技術就要比Android系統的更加優秀，因為微軟在操作系統市場上占有極大的占有率。除此之外，近年來蘋果系統的市場占有率也在逐年提升，占據了市場中極大的一部分份額。

2 移動學習平臺設計

2.1 系統設計的原則和目標（1）設計原則①可擴展性原則

Android系統的可擴展性原則要求設計者在設計之前就對其發展的前景進行全面、全方位的系統性分析，在考慮增加目前所需功能的同時，思考其系統的內容擴展性功能擴展性以及相關開放接口的擴展性，并為其留有可以隨時更改替換的余地。

②可行性原則

可行性原則是將現有的Android技術與相關的學習課程資源進行融合，進而推出移動學習平臺的基本功能。除此之外，還要將網絡中相關的學習資源和學習功能應用到移動學習平臺之中，進而使這兩者能夠取長補短、相互補充。

③安全性原則

Android系統在設計時需要充分的考慮到相關信息的安全性問題，必須保證其用戶的相關資料與信息不被他人進行非法的盜取與更改，同時還需要保護相關用戶的知識產權以及用戶的隱私。

④實現性原則

實現性原則要求設計者在設計時以客戶的要求作為參考的第一要素來進行設計，所涉及出來的產品其功能與界面應當更具人性化，相關的操作應該簡便實用，界面需清晰、簡潔、大方。同時其產品要能夠將現有的網絡信息技術盡可能的全部應用，同時盡量可能多的包含相關的有效資源，使其得以充分的利用。

（2）設計目標

該平臺的設計就是能夠充分利用現有的課程學習資源，在保證相關通訊環境安全的前提之下，設計出一個集實時、便捷、方便維護與更新資源的移動學習平臺。從而能夠幫助學生、老師以及全部人們可以隨時隨地的獲取自己想要的知識信息，了解更多的新聞信息，從而實踐真正意義上的自主學習。

2.2 流程設計

移動設計平臺的設計與實現需要經過相關的需求分許，對平臺的設計以及平臺實現著三個階段。在這其中，對平臺的設計與平臺的實現可以同時進行，是兩個并行的階段。其設計的流程如圖1。

移動學習平臺的設計主要包含了相關服務器端的設計以及客戶端的設計，其中又涵蓋了架構設計、功能設計、模塊設計、基類設計等多項的設計內容。

圖1 移動學習平臺的設計與實現流程圖

2.3 總體功能設計

（1）課程學習功能

學習平臺就相關課程在設計時需要從相關的課程以及課程的類別、課程教師、課程內容方面來進行設計與管理。其中對課程管理包括課程的創建、發布、維護、刪除和課程狀態進行管理，根據這些方面來從整體上把握該課程，進而為學習者推薦相關的課程。而課程類別管理則主要輔助課程管理，對課程類別進行創建、修改、刪除等。對于課程教師的管理主要包括對相關課程的教師進行課時及任務的分配，同時還要對教師的用戶端進行相關的管理。其課程內容管理就是對其課程的教學內容以及課程內容的文件夾進行管理。

（2）視頻學習功能

在設計移動端的學習平臺時，其中相關的視頻學習內容是絕對不能忽略的。關于視頻學習功能中主要包括了創建視頻以及將其進行上傳、發布、維護、管理、推薦等方面的視頻管理，以及專項的視頻專輯管理。除此之外，用戶對于相關視頻的下載、提問、評論等的學習工具即相關的支持。

3 基于Android移動學習平臺的實現

3.1 頁面的實現

基于Android移動學習客戶端的操作界面都是一個屏幕，這個屏幕在Android系統中又被稱為活動。在學習平臺中，每一個活動都被劃分為一個類，活動類將會顯示由UI控件組成的用戶交互接口，并對此做出相應的反映。

在進行需求分析時，Android客戶端的應用界面的布局美觀、顯示的內容較為清晰，相關的指示明確清楚等。而在開發實現的過程中，Android程序的界面布局其文件會被放置在res/layout 文件夾中。一般而言，一個布局文件對應的是一個相應的界面，但是在Android系統的程序中，就會產生三種不同的界面，即XML布局文件、通過用戶界面接口以及直接用代碼生成。在移動學習課程系統的實現過程中，形成的是第一種界面形式。

3.2 網絡通信功能實現

用戶在Android移動便捷設備中進行學習操作時，Android客戶端需要與移動系統的服務端通過網絡通信從而獲取最新的課程咨詢及相關的課程信息與內容。用戶需要通過互聯網絡來對服務器進行訪問是由于Android系統本身的優秀聯網功能。就目前而言，Android系統支持三種網絡接口，分別為標準Java 接口（java.net.*）、Apache 接口（org.apahce）和 Android網絡接口（android.net.*）。其中的Java 標準接口能夠提供與互聯網有關的類，包括流和數據包套接字和創建 Http 處理的相關類。

用戶在使用Internet進行上網時，使用的最廣泛的通信協議就是HTTP協議，Android系統中大多數的Java應用程序幾乎也是使用HTTP協議來進行網上資源的瀏覽與獲取。在 JDK 的java.net 包中提供了基本的HTTP訪問協議，但是其中的功能不全面。Apache HttpClient項目是一個開源項目，能夠為客戶端的HTTP編程提供高效率、經過實時更新的、功能全面的工具包。同時，HttpClient 對 java.net 中的類做了封裝和抽象。DefaultHttpClient 是默認的HTTP 客戶端類，為了使移動通信客戶端能與服務器端建立良好的通信，可以憑借代碼 HttpClient httpclient =new DefaultHttpClient()；同時使用DefaultHttpClient 創建一個HTTP鏈接。當客戶端與服務器端連接后，會返回一個HTTP 連接來響應 HttpResponse 對象，并且通過 HttpResponse對象獲得響應信息。

3.3 播放視頻功能實現

在基于Android系統的移動學習客戶端中，其在線媒體播放器的功能是用于播放和存儲在服務器端的音頻、視頻以及相關的流媒體資源。這些資源被存放在服務器端的一個固定的文件夾中，在移動學習客戶端的數據庫中僅保留這些資源的相關地址信息。因此，當客戶端進行多媒體資源操作時，其服務器首先需要從數據庫中獲得相關資源的地址信息，然后通過地址將多媒體資料傳輸到客戶端，并通過其多媒體軟件進行播放。

3.4 數據存儲功能實現

（1）SharedPreferences 存儲數據

在移動學習客戶端的實現過程中，需要對用戶輸入的登錄賬號、相關的密碼以及最后以此學習的課程內容位置進行保存。對于這類信息可以通過“key-value”格式來表示其基本數據，并在系統實現過程中使用 Share Preferences 對其進行存儲。

（2）文件存儲數據

在Android移動學習客戶端中，可以利用文件保存從服務器端獲得的相關課程資源信息的數據。通常情況下，對于文件數據的讀取，需要通過 opernFileOutput 方法打開存儲課程資源數據的文件，而后使用 load 方法加載文件中的數據。

將數據保存到指定文件的代碼如下：

將相關的課程資源保存在客戶端本地文件中，當用戶訪問客戶端時，就能從本地文件中讀取相關的課程資源數據。讀取本地文件代碼如所示：

（3）SQLite 存儲數據

SQLite 是一種新型的輕型數據庫，由于SQLite 具有占資源量的優勢，因此在嵌入式設備中SQLite 只需要占據幾百K的內存就能夠正常運轉。SQLite 數據庫中所存儲的所有數據均在一個文件夾內。在Android移動學習客戶端中，用戶的學習考試成績等都可以存儲在SQLite 內，既不會占據太多的內存，同時方便相關用戶的操作與查閱。

4 基于Android移動學習平臺的安全技術

4.1 防火墻技術

防火墻是確保網絡信息安全的重要技術工具，能都對網絡數據的發送與接收按照相關的規定進行允許與阻止，從而保護其應用平臺的安全。防火墻在網絡安全中的應用十分廣泛，在其外部與內部網絡之間建立起一個網絡防護的屏障，進而能夠對想要利用非法手段入侵他人網絡的不法分子進行強有力的防護。防火墻主要包括了過濾數據包，虛擬網關服務，功能驗證以及相關規則這四部分，主要進行網絡的流向監控，防止內部數據的泄露，增強網絡的安全性。

基于Android系統的移動學習終端平臺的防火墻主要是依托于 Linux 強大的防火墻工具 netfilter/iptables。netfilter 存在于Linux 的內核空間，以內核源碼的形式存在于內核，是由一些過濾表構成的，這些表規定了網絡數據包在內核空間被過濾或放行的一些規。iptables存在于用戶空間，它是策略配置的工具，針對 netfilter 過濾規則對具體的策略進行與之相匹配的配置，iptables 工具的使用使得過濾表插入、修改和刪除操作變得更加便捷。

4.2 通信防護技術

通常情況下，Android 系統的數據處理在 Framework 層被分為五層，分別是顯示層、適配層、Cursor 層、提供層、數據層。當系統中的數據發生變化時，通過每個層中的數據處理機制，進而在各層之間進行數據傳遞。其中顯示層就是系統中數據最終的表現形式，通過可以看見的方式顯示給用戶。適配層是顯示層和Cursor 層之間進行連接的紐帶，能夠將系統內部的數據與移動終端的界面進行連接。Cursor 層的作用就是將系統中的數據進行統一，進而形成 Cursor 的形式供他層使用。提供層主要是對數據的調用方式進行統一，以此來向上層的各種應用提供統一的共享數據。數據層體現了數據的最終存儲形式，它可以包括 File 形式存儲，Sqlite 數據庫存儲以及 SharePreference 形式的存儲。

通信防護技術是充分利用 Android 系統框架層中的數據過濾機制，對系統內的數據存儲在不改變的基礎上，采用同步或異步方式，并且按照一定的規則對相關的數據進行過濾與處理，而后將其結果顯示給用戶。與此同時，還支持用戶對過濾結果的查詢和搜索，也支持關鍵字的過濾查詢。

4.3 終端防丟失放竊系統

（1）主動防御措施

主動防御措施，即移動學習機的終端利用其硬件傳感器與其中的應用軟件相結合，進而實現其被盜預警及被盜后拒絕使用的功能。該功能可以通過硬件中的指紋傳感器、重力傳感器等來進行預警的工作。對于未經錄用的指紋在觸碰后，就會對其進行終止操作并發出警報。

（2）通過位置信息防盜及找回

該防盜措施需要綜合；利用基站與其GPS定位系統進行隨時監測與定位，以便實現快速找回。同時還需要對其進行限制丟失終端的使用，禁止非法使用者對終端安全軟件的卸載，禁止非法使用者利用刷機方式繞過終端安全軟件的行為，對終端的位置進行追蹤，即時監測終端的位置信息，便于丟失終端的追蹤和找回。

5 結束語

隨著現代信息通訊技術的發展，Android系統技術的日趨成熟，使得智能一定智能移動終端得到一定程度的發展與普及。本文針對移動學習的特點提出構建了基于Android系統的移動學習平臺，希望能為相關的開發與研究提供可以參考的內容。

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[3]王強，鄭世玨．基于Android的交互式學習徼閱覽器設計與實現[J]．現代教育技術，2012．

圖9 文件加密傳輸與解密

（4）文件簽名與認證（RSA算法）

Alice指定自己的私鑰文件，選擇文件1.txt進行簽名發送，Bob能正確接收到簽名后的1.txt。Bob指定Alice的公鑰文件，對1.txt進行認證能得到正確的明文文件，如圖10所示。

圖10 文件簽名與認證

3.3 測試結果

測試結果顯示，本平臺預期的設計功能得到了實現，可以使用多種加密算法對明文進行加密傳輸，可以有效的保證短消息和文件傳輸的安全性。

4 結論

面對日益嚴峻的信息安全形勢，如何確保信息安全已經成為全社會的關注點。通過分析現有的加密算法，結合Java平臺，設計了一個針對短消息和文件傳輸的安全通信平臺。該平臺具有多種方法加密和文件簽名認證功能，形成了一個完整的體系，保證數據的保密性和完整性。

經過功能測試，驗證了平臺的有效性，能夠對數據進行了有效的加密防護，保證了數據的安全性，為信息安全提供了有力的保護。

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