淺談校園一卡通的設(shè)計(jì)與安全性

楊夢(mèng)希

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇　無錫　214000）

淺談校園一卡通的設(shè)計(jì)與安全性

楊夢(mèng)希

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無錫214000）

校園一卡通系統(tǒng)能將多項(xiàng)管理職能融為一體，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)一卡通用的目標(biāo)。文章通過無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的校園一卡通系統(tǒng)建設(shè)，簡(jiǎn)述了校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并簡(jiǎn)略地對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行了可行性和安全性分析。

校園一卡通；智能卡；網(wǎng)絡(luò)管理

1　校園一卡通研究現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展給社會(huì)帶來了日新月異的變化。目前，圖書管理系統(tǒng)、機(jī)房管理系統(tǒng)等各類管理系統(tǒng)已在高等院校中普遍應(yīng)用。但是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)能力的限制以及缺乏整體的規(guī)劃，這些系統(tǒng)采用的技術(shù)和規(guī)范往往不統(tǒng)一，各應(yīng)用系統(tǒng)的證件無法通用，給用戶使用和系統(tǒng)管理帶來了相當(dāng)?shù)牟槐?。高等院校校園內(nèi)實(shí)現(xiàn)一卡通是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步帶來的必然后果。校園一卡通的實(shí)質(zhì)就是指在校園范圍內(nèi)通過一張卡就能完成基本的證件和身份識(shí)別功能。而實(shí)際上部分校園卡系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的一卡多用，同時(shí)還存在通訊、安全、通用性等問題。具體表現(xiàn)在：不同的軟件，不同的發(fā)行系統(tǒng)；不同的數(shù)據(jù)庫和消費(fèi)終端。另外，除了食堂，校園內(nèi)的超市、文印店等同樣可以使用校園卡，這就有必要建立適用、完善的校園卡系統(tǒng)。與此同時(shí)，各類系統(tǒng)的連通、重復(fù)投資建設(shè)、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃的弊端以及安全性的問題越來越突出。

2　校園一卡通設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案

校園一卡通系統(tǒng)是整合微電子、單片機(jī)、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將智能卡作為信息載體，賦予其電子身份識(shí)別和電子錢包的功能，替代校園內(nèi)學(xué)生證、借書證和飯卡之類的傳統(tǒng)卡證，真正實(shí)現(xiàn)一卡通的功效。完整的校園一卡通系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，不僅要采用合適的軟硬件設(shè)施滿足當(dāng)前需求，還要考慮學(xué)校發(fā)展規(guī)劃，確保在今后一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠隨著需求升級(jí)，避免迅速淘汰?？紤]到無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的校園規(guī)模和建設(shè)經(jīng)費(fèi)，一卡通的建設(shè)可分階段進(jìn)行，各子系統(tǒng)保留升級(jí)擴(kuò)展的余地，逐步完善整個(gè)系統(tǒng)的功能。

校園一卡通的核心內(nèi)容是利用IC卡的強(qiáng)大功能，在銀行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和校園網(wǎng)的支持下，建設(shè)一個(gè)高質(zhì)量的、便捷化的智能卡應(yīng)用系統(tǒng)。作為數(shù)字化校園的一部分，校園一卡通在設(shè)計(jì)之初就必須考慮數(shù)字化校園的規(guī)劃，符合整體設(shè)計(jì)思路。

要實(shí)現(xiàn)校園范圍內(nèi)的信息共享這個(gè)目標(biāo)，校園一卡通建設(shè)應(yīng)從戰(zhàn)略的角度考慮。因此從設(shè)計(jì)開始階段就要考慮統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫、身份認(rèn)證、安全策略等要素，從源頭上把控全局，使各個(gè)子系統(tǒng)能完美連接，確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行?？紤]學(xué)校需求的變化及其系統(tǒng)擴(kuò)充和升級(jí)的方便性和靈活性，系統(tǒng)軟、硬件均應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供標(biāo)準(zhǔn)、通用的信息接口，以便未來升級(jí)或擴(kuò)展。

根據(jù)無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園一卡通系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃，通過多階段持續(xù)建設(shè)，在無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）建立統(tǒng)一的一卡通平臺(tái)；（2）校園內(nèi)實(shí)現(xiàn)一卡通用；（3）銀行卡、校園卡有機(jī)結(jié)合；（4）實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)統(tǒng)管。

無錫商業(yè)職業(yè)學(xué)院校園一卡通的總體結(jié)構(gòu)是按照以下幾個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的：

（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）一卡通系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)方案；（3）卡片選擇設(shè)計(jì)；（4）第三方產(chǎn)品接入方案。

2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從安全的角度出發(fā)，校園一卡通網(wǎng)絡(luò)宜采用單獨(dú)組網(wǎng)的方案。但由于該方案建設(shè)成本高、擴(kuò)展困難，因此實(shí)際采用此方案的高職院校并不多。絕大部分高職院校從性價(jià)比的角度出發(fā)，兼顧安全性，選擇了利用原來的校園網(wǎng)與一卡通系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)相結(jié)合的方式建設(shè)。

基于校園一卡通系統(tǒng)信息共享、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，兼顧系統(tǒng)安全性和管理便捷性，一卡通一般采用B/S和C/S混合模式，并且是專用網(wǎng)絡(luò)。

2.2一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案

一卡通系統(tǒng)的平臺(tái)層次結(jié)構(gòu)劃分為3層，分別為中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、各應(yīng)用服務(wù)器、第二層局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)工作站。由這3個(gè)層次架構(gòu)的一卡通系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，日后的維護(hù)、擴(kuò)展和升級(jí)比較方便。校園一卡通系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫存貯的數(shù)據(jù)為整個(gè)系統(tǒng)的公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，非常重要，因此在數(shù)據(jù)庫選型時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)要求。

校園一卡通系統(tǒng)中，將全部數(shù)據(jù)按不同的應(yīng)用子系統(tǒng)的需要分成若干子集，安置在不同子系統(tǒng)所在局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。每一個(gè)子系統(tǒng)都必須在注冊(cè)后通過系統(tǒng)授權(quán)、系統(tǒng)認(rèn)證才能接入平臺(tái)，對(duì)一卡通中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的訪問，使用一卡通資源。

一般來說，一卡通系統(tǒng)的組成部分包括中心主機(jī)系統(tǒng)、管理和服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)用類系統(tǒng)及校務(wù)管理系統(tǒng)等。

2.3芯片卡的選擇

校園卡的功能主要包含消費(fèi)和身份認(rèn)證，因此校園卡的使用貫穿了整個(gè)校園活動(dòng)，一旦校園卡出現(xiàn)故障，將造成嚴(yán)重的事故。由此可知，芯片卡的選擇是校園一卡通系統(tǒng)成功運(yùn)行的關(guān)鍵。校園卡的使用有其獨(dú)特性，如卡的使用頻率高、具備三防性能、卡的保密性好?；谝陨弦螅琈ifare One（M1）雙界面CPU型射頻卡是一個(gè)理想的選擇。

2.4第三方產(chǎn)品接入方案

考慮到校園卡系統(tǒng)建設(shè)的階段性和可擴(kuò)展性，本校園一卡通系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的第三方接入系統(tǒng)，為后期功能強(qiáng)化和平滑升級(jí)保留足夠余量。其可以同時(shí)支持當(dāng)前比較流行的連接方式，具有良好的系統(tǒng)可擴(kuò)展性。

2.5校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）專人?？▽Ｙ~戶，實(shí)現(xiàn)信息共享；（2）校園卡和銀行卡實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)賬功能；（3）金融級(jí)安全性的系統(tǒng)架構(gòu)；（4）具備交易和身份識(shí)別功能；（5）具有開放性和可擴(kuò)展性的系統(tǒng)；（6）多功能的第三方接口。

3　系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)思路

校園一卡通系統(tǒng)涉及范圍廣泛，包含了學(xué)校、銀行、電信、商戶和消費(fèi)者等多個(gè)群體，存在著大量交易、結(jié)算、查詢等業(yè)務(wù)，因此，其安全性的要求相當(dāng)高。一般來說，校園一卡通系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)主要通過硬件設(shè)施（包含卡片、終端設(shè)備、服務(wù)器等）和軟件設(shè)施（數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等）來實(shí)現(xiàn)，在建設(shè)之初就通盤考慮安全性，制定相應(yīng)的防范措施，以確保校園一卡通系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

校園卡在設(shè)計(jì)中必須考慮卡的防偽造和防篡改信息功能，確保卡上的信息是真實(shí)有效的?？梢岳肕1卡的特點(diǎn)將其唯一序列號(hào)作為校園一卡通系統(tǒng)的卡號(hào)，確保持卡人的唯一性。在校園卡表面印刷卡帳號(hào)，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)關(guān)系，解決了M1卡的不足之處，兼顧了卡片防偽的安全性和使用的方便性。

考慮到實(shí)際使用場(chǎng)合，校園一卡通系統(tǒng)中的銷售終端（Point Of Sale，POS）機(jī)要具備脫機(jī)使用的功能。設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮POS機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，防止在使用中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的事故。校園一卡通卡片的掛失和有效性也是POS機(jī)使用時(shí)必須考慮的方面。另外卡的單日消費(fèi)限額和限制次數(shù)同樣在考慮范圍內(nèi)。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)來說，一般采用一卡通專用網(wǎng)絡(luò)、專用虛擬網(wǎng)和專用金融網(wǎng)絡(luò)3種網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的架構(gòu)。專用網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)相隔離，確保網(wǎng)絡(luò)連接和信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

在實(shí)際操作層面，校園一卡通系統(tǒng)還需考慮具備數(shù)據(jù)自動(dòng)整理功能、數(shù)據(jù)異常丟失恢復(fù)功能、數(shù)據(jù)防篡改功能等一系列便捷操作的內(nèi)容。

對(duì)于銀行轉(zhuǎn)賬的安全性方面，在對(duì)校園一卡通進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩胧?、重要?shù)據(jù)的加密傳輸和屏蔽校園內(nèi)對(duì)銀行的攻擊等安全措施。數(shù)據(jù)雙重備份、數(shù)據(jù)庫雙重備份、是否采用密鑰機(jī)制、采用POS注冊(cè)管理以及防病毒、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)措施等措施也必須在設(shè)計(jì)之初加以考慮。

對(duì)于系統(tǒng)可靠性來說，系統(tǒng)的備份、掉電保護(hù)以及數(shù)據(jù)容錯(cuò)策略是重中之重，需要得到特別關(guān)注。

對(duì)于系統(tǒng)平臺(tái)的可升級(jí)和擴(kuò)展性，可采用大機(jī)集中的模式，這樣的方式可維護(hù)性較好。另外可在軟件中設(shè)置各種自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，充分利用可更換的讀卡頭，方便日后維護(hù)。采用安全可靠效率較強(qiáng)的中心服務(wù)器，其負(fù)載較大，可以達(dá)到較好的可擴(kuò)展性。

4　結(jié)語

校園一卡通系統(tǒng)整合了校園內(nèi)的各項(xiàng)交易和認(rèn)證系統(tǒng)，形成了完整的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了校園內(nèi)的信息共享，提高了校園工作生活中的便捷性，從而大大提升了學(xué)校的管理水準(zhǔn)。

本文根據(jù)校園一卡通建設(shè)的過程，對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)施、軟件設(shè)施進(jìn)行了充分設(shè)計(jì)及論證。針對(duì)一些具體問題，本文提出了一些新穎的觀點(diǎn)，列舉了應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例，有效解決了一些實(shí)際問題。截至2016年6月，無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的一卡通系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定高效。伴隨校園師生需求的進(jìn)一步擴(kuò)展，依靠技術(shù)的進(jìn)步必將實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)一卡通用的目標(biāo)。

［1］余雪麗.校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安全性分析［D］.天津：天津大學(xué)，2006.

［2］杭州立方.論“一卡通”技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.金卡工程，2003（12）：22-23.

［3］黃永剛.校園一卡通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)［D］.青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2005.

［4］夏聘.校園一卡通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)安全體系分析［D］.杭州：浙江大學(xué)，2005.

Analysis of design and safety of Campus IC Card system

Yang Mengxi
（Wuxi Vocational Institute of Commerce， Wuxi 214000， China）

Campus IC Card system can integrate multiple management functions to achieve the goal that one card is universal in campus. The article expounded the design goal of Campus IC Card system and the feasibility and safety of the system structure and its application subsystem were analyzed briefy through the construction of Campus IC Card system in Wuxi Vocational Institute of Commerce.

Campus IC Card； smart card； management of networks

楊夢(mèng)希（1981— ），女，江蘇無錫，本科，助理實(shí)驗(yàn)師；研究方向：網(wǎng)絡(luò)管理。