体系结构大作业软工09级.docx
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体系结构大作业软工09级
软工09级
体系结构大作业
一.总论
1.1项目的主要内容及技术原理简述
1.1.1项目背景
近十年来，Internet迅速伸展到世界各地，成为人们沟通信息和协同工作的有效工具。
同时，Internet上巨大的计算资源、数据资源、软件资源以及各种数字化设备共同构成了生产、传播和使用知识的重要载体，以Internet为中心的计算机技术正在加速知识经济时代的到来。
计算机信息系统的模式经历了单机模式、终端/主机模式和客户/服务器（C/S）模式三个重要阶段。
随着以网络为中心的信息时代到来，信息系统正在向客户/网络模式方向发展，其中客户/网络模式以中间件技术为枢纽，其体系结构以客户端采用网络浏览器的多层B/S模式为典型代表。
作为除OS、DBMS之外的第三种基础性软件系统，中间件是一种位于平台和应用之间的软件系统和通用服务，为分布式应用的开发提供跨网络、跨平台的透明性和互操作性，从而可以集成异构应用系统，共享重要的应用服务和资源，实现快速开发和部署。
近年来随着Internet的迅速普及和WebService技术的兴起发展，应用程序将成为可编程的Web服务，使得中间件技术在外在形态、关键技术和应用模式上又面临一场深刻的变革。
Internet下的Web服务中间件成为一种中间件技术走向，Web服务代表并发展了已有组件技术和Web技术的结合方式，正在成为一种新颖而重要的中间件体系。
电子政务是政府在国民经济和社会信息化的背景下，应用现代计算机和网络技术，将政府的信息发布、管理、服务、沟通功能迁移到Internet上完成，从而提高政府办公效率，为整个国民经济和社会的信息化提供最强有力的支持。
电子政务系统是采用Internet技术标准的面向政府机关内部、政府机关之间、政府机关与企业之间、以及政府机关与社会公众之间的综合信息服务与信息处理系统，电子政务系统的建设通过政府管理流程再造，构建和优化政府内部管理系统、决策支持系统、办公自动化系统，为政府信息管理、服务水平的提高提供强大的技术和咨询支持。
所以说，电子政务是面向政府信息化的一种计算机网络信息系统的应用，实施电子政务的核心是建设政务应用，最终的目标就是建立电子政府。
电子政务系统的建设是一项业务内容复杂多变、涉及面广的系统工程，标准化是支持电子政务发展的重要基础和手段。
不同的国家和地区在体制、政务机构体系、政务流程和管理模式等方面存在较大差距，因此，不同的国家和地区即使采用相同的技术手段，实现电子政务的业务流程和电子政务的标准化工作也存在较大差距。
相对于电子政务发展的几个阶段和国外发达国家的电子政务发展情况而言，我国电子政务的发展建设尚处于起步阶段，但是电子政务应用和发展又不能直接照搬国外成功的经验，所能借鉴的只是电子政务发展中技术体系和政务应用构架方面成功的经验。
我国电子政务是在前期政府OA建设和政府上网工程基础上，于2002年初由国务院信息化领导小组确定电子政务是2002年全国信息化工作的重点，并于2002年成立了“国家电子政务标准化总体组”，负责组织和制定电子政务标准化工作。
XX省信息化工作办公室于2002年完成XX省电子政务一期工程项目建议书、项目可研（代初步设计）报告，于2002年底从组织机构上成立了XX省电子政务网络管理中心，并于2003年初完成了XX省电子政务一期工程的招投标工作。
XX省电子政务后续工程规划，拟通过数据交换平台建立XX省电子政务二级交换结构。
为了保证电子政务系统的先进性和可扩展性，电子政务的应用系统应该以B/S模式基于应用服务器进行部署。
近年来，各级各部门信息化建设进行了大量的投资，建立了基于不同技术体系、不同应用数据规范和数据格式的应用系统，不同单位的信息化进程也差别甚大，从而导致电子政务从业务应用体系上来说存在以下一些特点：
多种应用模式并存；内在多种应用之间联系紧密；各种业务应用规范性较差；各种业务应用规范不统一。
政务应用的特点和政府信息化建设的现状为电子政务的规划、发展和建设提出了一个不得不面临的问题：
如何基于中间件技术并考虑到中间件技术的发展趋势，规划多层的应用参考模型，实现多种政务应用的统一标准、统一平台、互联互通、资源共享，有利于新的应用开发和已有的应用系统集成。
1.1.2本项目的主要内容及技术原理
本项目正是针对上面的问题提出的：
从应用角度出发，项目完全依托于国家电子政务总体技术框架和XX省电子政务工程建设的应用体系逻辑结构规划方案；从技术角度出发，项目充分考虑到计算机网络信息系统多层结构和最新的Web服务技术的发展。
本项目在相关技术的发展和政务应用业务的标准化基础上，基于Web技术、XML技术和J2EE标准，采用UML面向对象的软件工程建模方法，深入研究电子政务应用的参考模型、数据交换平台的数据适配和应用接口技术、XX省电子政务公文格式标准、文档路由处理、数据交换平台关键技术、数据交换平台的内部公文格式化处理和交换处理的标准化，形成“面向电子政务的数据交换平台”应用中间件软件产品。
从电子政务的应用体系角度来看，电子政务的多层应用体系结构以中间件为核心，面向后台数据库需要定义适配层访问数据，面向应用需要定义各种应用接口以支持应用的部署和数据交互。
本项目在深入研究国家电子政务标准化和政务应用功能分析基础上，以数据交换平台为中心，研究电子政务应用的参考模型，定义数据交换平台的对外接口。
参考模型的研究和设计根据信息系统建模原理进行，具体定义电子政务的应用接口、已有政务应用的集成接口、数据交换平台之间互操作的接口、交换平台的管理和监控接口、数据交换平台对后台数据库的数据访问接口等功能和规范定义。
从数据交换平台内部处理与交换的规范化角度来看，为了通过数据交换平台实现政务数据的交互和处理，需要在明确数据交换平台内部的构件和模块的功能基础上，明确定义构件和模块之间的各种数据内部表示和处理格式标准。
本项目在数据交换平台内部处理与交换格式化研究方面，采用Web技术和XML技术，实现内部的公文格式化表示、数据交换格式、内部处理日志记录等规范化，具体定义：
✓内部公文的格式化表示标准：
明确内部构件和模块处理的公文的格式标准，包括公文的模式定义、公文头和公文体的结构属性、公文的元信息描述等；
✓内部公文的数据交换格式标准：
定义内部构件或模块之间进行政务公文数据交换的格式标准、相关的描述语法、数据导入和导出方式等，交换格式的定义包括政务公文模式结构中哪些数据、属性和描述需要在内部功能构件模块之间进行交互；
✓内部处理日志记录定义：
记录内部公文格式化处理、内部格式转换、交换操作、例外处理等方面日志，格式化处理日志记录了格式化处理的公文来源、操作目标、操作时间等；内部转换日志记录数据来源、数据去向、转换时间等相关信息；交换操作日志记录采用的格式标准、交换在哪些构件模块之间进行等；例外日志记录数据交换平台内部各种处理发生例外的时间、正在处理的事件和任务。
从数据交换平台的内部关键技术角度来看，数据交换平台旨在实现各种政务应用的数据交互和政务应用的集成，因此在研究电子政务应用参考模型基础上，需要深入研究数据交换平台内部的信息表示、处理、交换等技术，实现互联互通。
本项目在数据交换平台内部核心技术的研究方面，采用Web技术和XML技术，研究数据交换平台的安全接口规范和内部的信息表示、处理、交换等技术的规范化，具体定义：
✓政务数据交换平台对后台数据访问的适配层和政务应用接口层的描述：
对访问后台数据的适配功能、访问属性、政务应用接口功能等进行描述，描述语法采用XML；
✓安全体系：
研究平台层面的安全服务和应用的安全接口，提供CA认证管理、安全策略选择、安全日志管理、安全审计以及数据加密等功能和安全服务的集成；
✓基于公文标准化格式的内部流程定义标准：
基于公文的格式标准，提供内部流程的抽象定义，实现不同政务之间的应用流程数据交互；
✓基于公文格式标准的文档路由处理标准与策略：
负责电子政务公文交换系统各个节点的URL名称、地址分配和管理，并根据文档的结构确定文档处理的路由。
从“面向电子政务的数据交换平台”应用中间件软件产品技术开发和实现角度来看，在电子政务应用参考模型、数据交换平台的内部处理规范化和内部关键功能模块定义基础上，实现数据交换平台的原型系统进行测试和试用，在此基础上形成软件产品。
本项目在具体工程实现上，基于Web技术和XML技术，采用UML面向对象的软件工程建模方法、J2EE技术，实现数据交换平台关键构件模块、接口定义，从而实现原型系统。
工程实现方面包括：
✓数据交换平台数据适配层分析：
根据工程视图，具体针对多种不同的后台数据库存储方式，分析数据适配层的实现功能，并提供按照XML语法进行描述的转换功能；
✓数据交换平台内部功能分析：
从工程实现的角度出发，分析数据交换平台的内部功能实现内容和内部模块之间的交互接口；
✓数据交换平台应用接口层分析：
从工程实现的角度出发，分析应用接入的接口；
✓UML建模：
采用UML建模方法对接口层和适配层的各种功能以及内部功能模块进行建模分析，形成相关的类结构体系；
✓具体编码实现：
基于UML模型进行编码，形成数据交换平台；
✓测试与改进：
对数据交换平台进行具体的性能、功能和应用测试，针对测试暴露的问题和不足进行改进。
1.2项目的目的和意义
随着Internet的迅速普及和网络经济的全球化发展，电子政务在一些国家，特别是发达国家迅速发展。
电子政务的发展经历了政府和用户没有互动的起步阶段、政府与用户的单向互动、政府与用户的双向互动、网上的事务处理几个阶段，目标就是实现政府管理服务职能的电子化、自动化。
电子政务在许多发达国家已经进入了相对成熟的发展期，相比之下，我国电子政务的发展建设才刚刚起步，而电子政务所涉及的网络和信息技术已经相对比较成熟，但是，近十年来我国各级政府的OA建设、金字系列工程建设、政府上网工程建设都是条块分割进行的，没有根据网络信息技术的发展进行总体规划建设，从而导致了：
基于先进成熟的技术进行电子政务的相关研究、标准化、政府业务的规范化和业务流程的重组、电子政务应用产品的开发等相对滞后。
随着基于网络的多层B/S模式计算机信息系统技术的发展，电子政务的发展表现出以Internet/Intranet为电子政务建设的应用主体，使得政府网站趋于“标准化”，实现“一站式”的政府办公模式，从而大幅度地提高在线业务和服务比率。
本项目的提出与实施结合了目前先进的技术发展方向，其目的和意义主要体现在以下几个方面：
1、从应用的角度，为电子政务的业务流程提供科学合理的应用参考模型。
由于电子政务涉及的应用范围广泛、业务逻辑复杂，而且不同的应用之间关联度高。
本项目以数据交换平台为核心专门针对电子政务定义一种应用参考模型，把数据交换和互联互通的描述从业务逻辑的繁琐处理中剥离出来，适合于从流程的角度定义政务业务逻辑的描述与处理功能，这样可以使得政务应用逻辑的信息视图、计算视图、工程视图和技术视图更加清晰，同时，这种处理方式也是软件工程技术和网络信息技术发展的主要逻辑思路：
实现相对独立的功能，在复杂的应用处理基础上抽象出独立的层次为应用提供服务。
2、从规范化角度，有助于XX省电子政务的建设规范化、与国家的标准化发展保持一致。
国家电子政务标准化指南的电子政务参考模型从层次上定义了电子政务应用的分层体系，同时也明确规定了包括信息交换平台在内的电子政务应用支撑层等基础性和共性的内容，但是结合政务流程，没有就具体交换平台内部细化处理、数据适配、应用接口等技术进行规范定义。
本项目在国家标准规范解决了做什么的基础上，深化电子政务应用的业务规范解决到怎么做，形成符合国家规范标准的XX省执行规范，同时可以从数据交换平台内部的格式化处理和交换、数据适配、应用接口等几个不同层次进行规范，为不同层次的政务应用集成、互联互通提供标准。
3、从应用和数据集成的角度，促进已有的应用和数据的集成。
利用中间件技术，针对已有的应用和新的应用开发提供统一的接口层，实现各种政务应用的集成；针对已有的后台数据，提供统一的适配层，实现各种政务数据的集成。
4、从人才培养和技术支持的角度，为XX省电子政务的实施培养人才，提升电子政务网络管理中心在全省电子政务实施过程中的技术和规范标准上指导性地位。
通过项目的实施，项目承担单位结合电子政务的应用培养硕士和博士等高层次的专业人才，项目参与单位的主要人员对电子政务从技术和应用的角度有深入全面的掌握，从而全面提高XX省电子政务相关的技术研发水平。
5、从项目的研究开发成果来看，项目本身的技术为电子政务的发展建设提供良好的体系模型，具有良好的实用价值；项目的最终目标是研发“面向电子政务的数据交换平台”软件产品，全国各地的政务应用和信息化建设水平参差不齐，各省市的电子政务建设均面临参考模型不清晰、政务数据交换处理不规范等问题，该项目的研究成果为电子政务的推广应用提供了良好的支持，因此项目的研究成果更具有良好的应用前景。
1.3相关技术领域国内外发展现状、趋势
如前所述，计算机网络信息系统采用三层或多层结构进行开发部署已经成为不争的事实和趋势。
与本项目相关的国内外技术现状、发展趋势以及我省的发展现状主要表现在以下几个方面：
1.3.1中间件技术的应用趋向成熟
随着信息技术的快速发展，各个应用领域日益强烈地要求各种技术形成的构件能够最大程度的进行互操作和重用，这就需要有一种能够表达分布式应用构件之间“互操作”的通用模型，使分布式计算涉及到的所有方面都具有“开放性”。
开放式分布处理模型在操作系统基础上部署分布计算环境，通过中间件技术提供公共的服务，将跨组织的异构分布式信息系统和实体集成在一起。
经过十几年的发展，中间件研究取得了令人瞩目的成果，出现了远程数据库访问中间件、远程过程调用中间件、消息中间件、事务处理监控器（也称交易中间件）等各类传统中间件。
上世纪九十年代中期，随着第二代分布计算技术—分布对象技术的出现，面向对象的中间件技术逐渐成熟，并成为中间件平台的主流技术，先后出现了以OMG的OMA/CORBA、Microsoft的COM+/DNA和Sun公司的J2EE/EJB为代表的三个技术分支。
这一时期的主流中间件产品称为应用服务器，它融合了前述各种传统中间件的功能。
1.3.2Web服务中间件的出现
九十年代后期，随着Internet的迅速普及和电子商务需求的发展,分布对象计算技术的应用模式从C/S逐渐转移到B/S模式，使得Web不仅作为信息发布的平台，也成为业务访问平台。
随着XML技术被广为接受，使得将多种分布计算技术以统一的方式延伸到Web成为可能，相应地出现了Web服务技术，包括SOAP、WSDL和UDDI等。
近年来Web服务技术的兴起发展，使得中间件技术在外在形态、关键技术上又面临一场深刻的变革。
Web服务是在Internet上共享数据和功能的手段，服务通过国际标准开放协议进行描述、索引、查找和访问,提供软件系统之间的通信和交互，因此Web服务是Internet上的一种应用模式，代表并发展了已有的组件技术和Web技术的结合方式，使得应用程序成为可编程的Web服务。
对此，W3C提出了Web服务体系，可以说，Web服务代表了面向Web的分布对象技术发展的最前沿。
Web服务中间件作为Web服务的一种实现方式，正在形成一种新颖而重要的中间件体系，Web服务中间件成为一种中间件技术走向。
Web服务得到业界的广泛支持，Microsoft推出.NET技术，Sun则推出SunONE架构，从而使分布计算技术全面进入Internet时代。
1.3.3电子政务与国家的体制和管理模式密切相关
政务就是政务业务，电子政务就是用新兴的信息技术开发和部署各种政务应用。
从技术体系和构架上来说，不同国家和地区开展电子政务所依赖的技术就是基于B/S模式的多层结构。
而政务的业务过程实现依赖于各个国家具体的体制、政策、推广力度、政务流程和管理模式等。
国外发达国家电子政务的发展大体经历了起步阶段、政府与用户单向互动、政府与用户双向互动到网上的事务处理四个阶段。
电子政务带来的不仅是政务过程的电子化，而且还带来了政务业务过程的再造。
对我国而言，电子政务建设尚处于刚刚起步阶段。
从国外发达国家电子政务的发展来看，由于各个国家的电子政务应用与具体的体制、政务业务流程、管理模式等密切相关，因此政务业务应用难以直接照搬国外成功的经验，所能参考的仅仅是国外电子政务发展中技术体系和构架上成功的经验：
基于应用服务器的多层B/S应用模式，基于数据（信息）交换平台的政务业务体系结构。
1.3.4国内电子政务的发展与标准化过程
我国电子政务的发展建设是从新世纪初开始的，2002年初国务院信息化领导小组确定电子政务是2002年信息化工作的重心，所以2002年全国各省市和国务院各部委开始电子政务的规划、建设，迄今鲜有非常成功的电子政务应用案例。
考虑到我国电子政务发展的现状，电子政务的建设之初应该把重点放在网络、基础系统、信息资源库和标准的建设，以及电子政务应用体系的规划设计上。
为此，国务院信息化工作办公室和国家标准化管理委员会成立了“国家电子政务标准化总体组”，并于2002年5月制定了电子政务标准化指南。
指南包括了总则、工程管理、网络建设、信息共享、支撑技术、信息安全等6个部分。
总则对电子政务标准体系及标准化机制进行了描述，制定了电子政务标准技术参考模型。
在电子政务参考模型中，规定“应用支撑层向电子政务应用层提供所需的各种通用服务”，并且明确规定应用支撑层包括信息交换平台、电子公文交换、数据库等各个方面。
针对电子政务的应用开发，电子政务标准化总体组已经于2002年进行了一些典型应用信息描述的标准化招标工作。
因此，建立数据交换平台是支持电子政务后续的顶层应用设计部署的基础和关键步骤。
在现有的电子政务应用系统建设中，可以说都选择了基于应用服务器的多层结构进行政务应用系统的规划，其中的多数系统采用J2EE技术体系，基于J2EE的应用服务器部署主要采用了BEA的Weblogic和IBM的Websphere中间件平台，消息中间件主要选用的产品是IBM的MQ-Series和东方通公司的Tong－Link。
由于面向电子政务的数据交换平台现在尚无成熟的产品，因此已建设的电子政务系统缺乏对政务应用逻辑和体系进行深入分层的抽象描述。
正在建设的电子政务系统多数都考虑到数据交换平台的功能布置，但一些公司的电子政务解决方案中，数据交换平台只是中间件功能的简单扩展，至多考虑了采用XML等新技术描述公文格式等静态的信息，没有考虑到采用XML等新技术深入描述动态的交换功能原语，对政务应用逻辑和体系分层也缺乏深入的描述。
国内典型的数据交换平台产品中，成都华城公司、北京有生博达、深圳科建信息等公司的产品具有一定的前瞻性，但这些产品缺乏整体的参考模型设计，同时缺乏与深入的政务应用逻辑分层体系分层分析及相关的未来标准化相结合，对政务应用的Web服务化缺乏深入的考虑。
考虑到电子政务是一个复杂的大系统，应用类型繁多且应用之间关联度高。
在深入分析政务业务体系基础上，通过结合国家电子政务的标准化工作成果进行XX省电子政务规划和一期工程的设计，我们认为从业务上应该把数据交换平台从中间件技术分开，独立进行政务业务体系的设计。
这样使得中间件系统重点在于计算功能逻辑的处理，如屏蔽网络分布环境的底层异构性、保证应用的QoS服务、事务处理监控、消息路由和队列管理等。
数据交换平台重点在于政务应用逻辑的处理，如政务流程的管理、文档模式的映射、政务静态信息的生成管理与动态功能原语的实现等。
这样基于数据交换平台的电子政务体系就具有较好的软件体系。
1.3.5XX省电子政务的发展建设
XX省各级部门近年来开始进行OA、政府上网工程建设和相关研究。
XX省科技厅于2002年资助了信息技术开发专项项目“电子政务模拟环境建设及其支撑软件开发”，该项目由XX大学信息技术研究所与XX省委党校合作研究，主要研究电子政务活动的模拟环境，在省委党校建立电子政务实习教室，将对电子政务所需的支撑软件和政府对电子政务的需求完成《电子政务需求分析报告》，并实现典型的电子政务所需的应用软件，有力地推动了在党校领导干部的培训和公务员培训中普及电子政务的认识和应用水平。
结合国家电子政务的标准化发展和规划，XX省政府信息化工作办公室于2006年开始编写XX省电子政务一期工程建设项目建议书，并于2006年落实建设投资资金，完成项目可研（代初步设计）报告编写。
同时，省信息办于2006年12月从组织机构上成立了XX省电子政务网络管理中心，并于2007年元月完成了项目的招投标工作。
根据初步设计方案，XX省电子政务一期工程重点建设全省电子政务外网的网络结构、政务应用体系的软硬件基础平台、政务外网的安全保障体系和典型的政务应用示范。
XX省电子政务二期和三期工程拟在一期工程建设基础上，通过数据交换平台建立XX省电子政务二级交换结构，通过2008－2009在横向应用上进行建设，使得重点业务系统建设取得阶段性成果，政府办公业务及面向公众服务的业务在网络上的应用进一步成熟。
在电子政务网络管理中心的组织下，XX省电子政务一期工程建设已于2007年初按照进度计划全面启动建设，并于2007年3月20日由省委办公厅和省政府办公厅组织全省的电子政务工作会议进行动员。
迄今，电子政务网络管理中心办公地点已投入使用，部分设备已到位投入使用。
1.3.6总体发展趋势总结
综上所述，从技术上来说，网络信息系统的建设采用多层的B/S应用模式，中间件平台向Web服务中间件发展，适应网络技术的整体发展趋势，高层应用的描述和数据的交互采用XML作为交互的语法，最终，政务应用通过SOAP进行封装，以服务的形式进行注册，成为可编程的Web服务集成在Web计算平台上。
从政务业务上，通过数据交换平台建立的政务业务核心层描述标准，为政务的静态公文格式，动态流程定义建立中间描述标准，实现多种应用的互联互通以及不同关联程度的应用集成，已有的政务应用系统后台数据转换为核心描述标准，实现与其他应用之间的数据交互，最终实现统一标准、统一平台的电子政务平台建设目标和互联互通、资源共享的电子政务应用建设目标。
二.项目实施方案
2.1项目达到的目标及考核的主要技术经济指标
本项目的实施为XX省电子政务工程建设提供以下支持与服务：
✓为电子政务的规划建设提供一种适合电子政务应用的参考模型；
✓利用中间件技术为多种政务应用的开发部署提供统一的标准接口；
✓通过各种数据适配器接口，为已有的数据和应用整合到电子政务统一平台上、实现数据的集成和发布提供解决方案；
✓通过文档路由处理策略实现电子政务公文的转发寻址；
✓根据公文格式化处理标准和数据交换标准实现电子政务公文和应用数据的交换。
项目考核的主要技术经济指标主要体现在电子政务应用参考模型、数据交换平台的内部处理标准化、相关的产品研发、人才培养等四个方面，具体的技术经济指标如下：
1、对电子政务的应用体系进行研究，结合最新的技术和发展提出电子政务应用的参考模型，定义参考模型中以数据交换平台为核心的各种适配接口的功能；
2、在电子政务公文格式、公文格式化处理、数据交换平台的内部交换与消息传递、数据适配和应用接口、数据交换平台互联、文档路由机制等方面开展标准化研究；
3、项目是一个软件产品和相关架构设计研发项目，本项目的实施，基于组件标准规范，将开发形成的数据交换平台包含内部交换处理、公文格式处理、文档路由处理等软件插件产品，以及基于数据交换平台的政务应用产品。
具体应该包括：
✓电子政务公文数据格式化基于标准XML扩展；
✓提供数据交换引擎内部功能实现的软件插件产品，提供文档路由处理插件、数据适配和应用接口插件、系统和业务管理的插件、支持与其他交换平台级连和交互的插件等；
✓在各种功能插件基础上，设计数据交换平台的系统产品架构，数据交换平
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