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从网络互联到应用互联

从网络互联到应用互联. ——“ 校校通 ” 的通途. 余 胜 泉 博士 yusq@163.net http://www.etc.edu.cn. 2003 年 9 月 北京师范大学现代教育技术研究所. “ 校校通 ” 遭遇 “ 信息孤岛 ” EMIF 概念 EMIF 体系模型 EMIF 报文规范 EMIF 数据规范 EMIF 关键技术的解决 EMIF 的实施 制定工作流程 EMIF 的发展展望. 目录. 一、 “ 校校通 ” 遭遇 “ 信息孤岛 ”.

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  1. 从网络互联到应用互联 ——“校校通”的通途 余 胜 泉博士 yusq@163.net http://www.etc.edu.cn 2003年9月 北京师范大学现代教育技术研究所

  2. “校校通”遭遇“信息孤岛” • EMIF概念 • EMIF体系模型 • EMIF报文规范 • EMIF数据规范 • EMIF关键技术的解决 • EMIF的实施 • 制定工作流程 • EMIF的发展展望 目录

  3. 一、“校校通”遭遇“信息孤岛” 目前教育信息化建设条块分割，各部门自行开发自己的系统，缺乏标准化、规范化和兼容性，信息资源难以共享，出现了一个个“信息孤岛”，与“校校通”信息共享的基本要求背道而驰。

  4. “信息孤岛”的表现与问题 • （1）教育管理信息横向交换与纵向传输的困难：由于缺乏数据交换的规范，学校内部不同部门开发的教育管理信息系统（简称信息系统）之间不能进行数据交换，而学校之间学校与上级管理部门之间也不能直接传递数据，导致了教育管理信息横向交换与纵向传输的困难。 • （2）妨碍管理部门的科学决策：由于信息传输困难，不能对教育管理信息进行比较分析，各级各类教育管理部门就难以做出相应的正确决策，甚至还会对社会经济发展的决策做出带来不良影响。 • （3）导致重复建设，造成人力、资金的浪费：由于系统之间的信息资源不能共享，同样的数据需要录入多次，同样的系统功能也需要重复开发，这就极大的浪费了人力与资金，而我国的教育投入本来就相对不高，这种浪费对教育的发展实为不利。 • （4）行业垄断的危险：由于信息孤岛的问题，很多地区在软件的采购上采用了一刀切的办法，要求所有的学校的教育管理机构都采用统一的软件，缺乏有效的竞争和激励机制，必然导致行业垄断，使得优质服务将不可持续。

  5. 解决问题的关键 影响决策 信息传输难 教育信息系统 互操作标准 重复录入 重复建设 资源浪费 缺乏互操作规范,不同管理系统之间的信息很难共享,导致大量数据重复录入,造成极大资源浪费. ——需求推动标准发展

  6. 什么是互操作 • 学习资源共享是指一个学习对象可被多个学习系统利用； • 系统互操作是指多个系统及组件之间能够交换与使用彼此的信息。

  7. 问题： API专用、不统一 软件升级需重新编写 厂商越多越复杂 香港城市大学——引进国外一流大学通用软件 问题： 管理体制不同 原有资源浪费 现有的互操作解决方案 问题： 行业垄断危机 抹煞学校管理个性化 北京某著名大学——逐步改造旧系统 问题： 开发周期太长 管理体制发生变化 学校内部 学校之间 一刀切 装新系统 改老系统 云南大学——搭建网络平台 问题： 缺乏互操作标准 数据冗余和一致性问题 点对点接口 搭建平台 现有方案存在各种弊端，急需一种与平台无关、与应用程序无关的数据交换格式，需要制定系统互操作规范.

  8. 国内外相关研究现状 • 国内：起步晚，发展快，侧重信息集 • 国家教育管理信息系统的总体规划 （1989） • 国家教育管理系统软件一体化解决方案的制定与实施 （1990~2003） • 《高等教育管理基本信息集》（1994） • 《教育管理信息化标准》（学校部分）（2002） • 国外：成果较多、涉及面广 • AICC-CMI,ADL－SCORM、IMS、IEEE1484等 • SIF：学校互操作框架——使不同的教育软件方便的进行数据共享，交换，更新 。

  9. 二、EMIF概念 • 教育管理信息系统互操作规范——为了使各类教育管理软件(教育管理信息系统)之间能够彼此交换和使用教育管理信息而制定的一套技术规范。 • EMIF（ Education Management Information System Interoperability Framework ）——是指互操作的架构方式。

  10. EMIF的目标 • 应用软件只要遵从EMIF规范就能够彼此实现互操作 • EMIF只规范应用软件的互操作行为，不限制应用软件的内在功能 • 互操作过程不需要人为干预、自动化操作 • 与操作系统无关，与传输协议无关，与程序语言无关 • 典型解决两类互操作问题——教育部门内部的软件互操作；教育部门之间的软件互操作

  11. 对象与报文 代理的功能研究 ZIS的功能研究 报文信息模型的确定 报文传递与处理 数据对象标识问题 数据对象之间的关联问题 约束性问题 元素的重复性问题 取值类型的规定 EMIF规范的组成结构 • EMIF体系结构规范 • EMIF报文规范 • EMIF数据规范 体系结构层 报文处理层 数据规范层 报文传输层

  12. ZIS agent 应用软件2 应用软件1 agent 三、EMIF体系模型 • EMIF区域中各教育管理软件以代理作为接口，通过ZIS实现信息交换。 EMIF体系结构简单示意图 EMIF规范简介——EMIF体系结构

  13. EMIF：教育管理互操作框架 EMIF规范 单区域结构：学校应用

  14. 多区域结构——教育局应用

  15. 数据交换模式 • 请求-应答模式——对应数据查询操作 • 发布-预约模式——对应数据更新操作（添加、删除、修改）

  16. 数据传递：请求与应答模式 图书馆管理系统 教学管理系统 代理1 代理2 请求报文1 请求报文2 ZIS 应答报文2 应答报文1 提供报文 代理3 学生管理系统

  17. 数据更新：发布与预约模式 图书馆管理系统 教学管理系统 代理1 代理2 预约报文1 预约报文2 事件报文 ZIS 事件报文 事件报文 代理3 学生管理系统

  18. ZIS的功能 • 注册代理 • 存取控制 • 转发报文 • 报文队列服务 • 选择性报文锁定（Selective Message Blocking）解决死锁 • 建立安全通道

  19. 代理的功能 • 与ZIS通信 • 与应用程序通信 • 将应用程序提供的数据编译成报文 • 将接收报文解析为应用程序可理解的数据

  20. 数据对象 XML报文 EMIF HTTPS 协议 数据传递利用XML 由区域集成服务器ZIS中转

  21. 传递的基本信息——数据对象 ------可由一个或多个应用程序管理的信息语义的模式. 例如： < P学生基本信息 RefId=“A001A1652111”学校RefId=“B002S1234123”学号= “2001233”班号=“S12341001234”> <姓名>张婷</姓名> <入学年月>20000901</入学年月> <年级>2</年级> <学生类别码 >2</学生类别码 > <性别码>2</性别码> <血型码>2</血型码> <联系电话>010－62207783</联系电话> ...... </P学生基本信息 >

  22. 根元素 报文类型 报文头 <P学生基本信息> <姓名>张婷</姓名> <年级>3 </年级> …… </P学生基本信息> 数据对象 对象信息 传递信息的组织方式——报文 <Message xmlns="http://www.EMIFinfo.org/v1.0/messages"> <EMIF_Event> <EMIF_Header> <EMIF_MsgId>AB34DC09…</EMIF_MsgId> <EMIF_Date>19990218</EMIF_Date> <EMIF_Time Zone = "UTC+08:00 "> 20:39:12 </EMIF_Time> <EMIF_SourceId>BNUSIS</EMIF_SourceId> </EMIF_Header> <EMIF_ObjectData> <EMIF_EventObject ObjectName=" P学生基本信息 " Action="Change"> …… </EMIF_EventObject> </EMIF_ObjectData> </EMIF_Event> </Message>

  23. 四、EMIF报文规范 • 报文模式 • 报文处理 • 报文传输

  24. 报文类型（11类） • 通知报文：EMIF_Ack • 事件报文：EMIF_Event • 提供报文：EMIF_Provide • 注册报文：EMIF_Register • 请求报文：EMIF_Request • 应答报文：EMIF_Response • 预约报文：EMIF_Subscribe • 系统控制报文：EMIF_SystemControl • 取消提供报文：EMIF_Unprovide • 取消注册报文：EMIF_Unregister • 取消预约报文：EMIF_Unsubscribe

  25. 报文处理 • 报文循环 • 报文传递 • 报文安全 • 报文处理协议

  26. 数据 数据 报文处理层 报文处理层 代理 ZIS 安全通道 报文传输层 报文传输层 报文传输 • EMIF定义了报文传输层 • 报文传输层与报文处理层分离 • EMIF报文传输层协议——EMIF HTTPS

  27. 报文传输层协议——EMIF HTTPS • EMIF HTTPS引用了HTTP1.1[RFC2616]和TLS1.0[RFC2246] • EMIF HTTPS只采用HTTP1.1的一个子集 • 只采用POST方法 • 只采用200-OK响应通知。 • 不支持"Connection:Upgrade"或"Upgrade:xxx"头信息 • EMIF也支持使用其他类传输协议

  28. HTTP请求头 XML报文 EMIF HTTPs 报文 POST/Mypath HTTP/1.1 Content-Length:467 Content-Type:application/xml;charset=“utf-8” Host:EMIFinfo.org:8000 <EMIF_Message xmlns=“http://www.EMIFinfo.org/v1.0r1/messages”> < EMIF_SystemControl > …… </ EMIF_SystemControl > </EMIF_Message

  29. 五、EMIF数据规范 • 定义数据对象的模式 • 可直接用于XML绑定 • 数据对象分类 • 学校信息类 • 学生信息类 • 教职工信息类 • 科研信息类 • 体育卫生信息类 • 办公管理信息类 • …

  30. 学生类数据对象 • 学生基本信息 学生简历信息 学生来源信息 • 学籍异动信息 结束学业信息 学生毕业信息 • 学生奖励信息 学生处分信息 学生注册信息 • 入学考试信息 在校考试信息 学生军训信息 • …… • 教职工类数据对象 • 教职工基本信息 学历学位信息 行政党派职务信息 • 岗位证书信息 专业技术职务信息 政治面貌信息 • 任课信息 奖励信息 惩处信息 • 简历信息 来源信息 离退休信息 • ……

  31. 元素 属性 约束性 最低 峰值 类型 长度 说明 学生简历信息 RefId M 1 IDREF 引用该学生在“P学生基本信息”中的RefId 学号 O 1 IDREF 引用该学生在“P学生基本信息”中的学号 |--学生简历 MR 10 |--|--起始日期 M 1 C 8 格式：CCYYMMDD |--|--终止日期 M 1 C 8 格式：CCYYMMDD |--|--所在学校名称 M 1 C 60 |--|--担任职务 O 1 C 20 |--|--证明人 M 1 C 30 |--|--备注 O 1 T

  32. 学生简历的XML绑定 • <学生简历信息 RefId=“25FDAB853261545A31905937B265CE01”学号=“030207”> • <学生简历> • <起始日期>19930901</起始日期> • <终止日期>19990701</终止日期> • <所在学校名称>第一小学</所在学校名称> • <证明人>王东</证明人> • </学生简历> • <学生简历> • <起始日期>19990901</起始日期> • <终止日期>20020701</终止日期> • <所在学校名称>第一中学</所在学校名称> • <证明人>张峰</证明人> • </学生简历> • </学生简历信息>

  33. 六、EMIF关键技术的解决 • 死锁问题 • 传输中断问题 • 安全措施 • 数据查询与获得

  34. 死锁问题 • 死锁：两个或两个以上进程都无限期地等待永远不会出现的事件而发生的一种状态。 • EMIF中的死锁：代理收到报文A，处理A的前提是处理报文B，而B排在ZIS报文队列的A后，必须等报文A处理完成后才能发送报文B

  35. 解决办法 • 1.改变ZIS中某代理的报文发送顺序，让需要先处理的报文先发送。——选择性报文锁定机制； • 2.在代理的本地也建立报文队列，将不能处理的报文储存起来，而ZIS仍然按顺序释放的报文。——代理当地队列机制。

  36. “暂停”报文 请求报文E 事件报文A 锁定 锁定 锁定 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 事件报文A 事件报文B 请求报文C 事件报文D

  37. “收到”报文 事件报文A 锁定 锁定 请求报文C 锁定 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 事件报文A 事件报文B 请求报文C 事件报文D

  38. “收到”报文 事件报文A 应答报文F 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 事件报文A 锁定 事件报文B 锁定 事件报文D 锁定 应答报文F

  39. “完毕”报文 事件报文A 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 处理事件报文A 事件报文A 锁定 事件报文B 锁定 事件报文D 锁定

  40. 事件报文A 事件报文A 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 事件报文B 事件报文D

  41. 选择性报文锁定机制 代理 ZIS 代理报文队列 事件报文B 事件报文D

  42. 七、EMIF的实施 ——全国网络教育电子政务系统互操作用例分析 概念模型

  43. 概念模型例化

  44. ZIS的功能模型

  45. 代理的功能模型

  46. 数据模型的例化

  47. 规范草案 规范征审稿 试用规范 国家标准 课题组 工作组 标委会 信标委 研究报告 工作通报 工作文件 八、制定工作流程

  48. 九、EMIF的发展展望 • EMIF规范的改进与后续工作 • EMIF的技术发展 • XML技术 • 中间件技术 • EMIF的应用发展前景 • 教育资源库管理系统的互操作 • 网络教育电子政务系统的互操作 • 教育互操作体系

  49. 请多提宝贵意见 • 联系电话：010-62206922，13910534227 • 电子邮件：yusq@163.net；ysqetc@21cn.com; • 个人网址：http://www.etc.edu.cn • 通讯地址：北京师范大学现代教育技术研究所41信箱 • 邮政编码：100875 • 传 真：010-82086920

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