一卡通解決方案——校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安全性措施的研究

1、校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及平安性舉措的研究摘要：對(duì)校園一卡通系統(tǒng)的總體目標(biāo)、各子系統(tǒng)功能以及一卡通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和治理組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),分別從操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫平安、網(wǎng)絡(luò)平安、數(shù)據(jù)平安機(jī)制、終端平安及卡片平安等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析,提出了預(yù)防一卡通系統(tǒng)中數(shù)據(jù)被非法竊取、篡改以及喪失的幾種聯(lián)合平安舉措,消除了校園一卡通系統(tǒng)潛在的平安性隱患問題,可為各院校建設(shè)校園一卡通系統(tǒng)提供借鑒.引言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展和融合,各高校相繼建立了自己的校園網(wǎng)弁得到不斷完善,校園網(wǎng)的日趨成熟為校園一卡通系統(tǒng)的建立提供了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái).數(shù)據(jù)庫技術(shù)和射頻I IC C卡技術(shù)的開展和成熟,也為校園一卡通系統(tǒng)的建

2、立提供了技術(shù)保證.同時(shí)高校信息治理理念與方式也在發(fā)生著深刻的變化,在校園內(nèi)實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)已成為學(xué)院提升治理水平、促進(jìn)學(xué)院治理手段數(shù)字化的必然趨勢(shì).1 1 . .校園一卡通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)院在引入校園一卡通系統(tǒng)前,教職工和學(xué)生存在“多卡在手的狀況.以學(xué)生為例,每個(gè)學(xué)生持學(xué)生證卡、食堂飯卡、圖書借閱卡、就醫(yī)卡、上網(wǎng)卡以及熱水卡等多張卡,造成資源的浪費(fèi),給學(xué)生用卡及學(xué)院治理帶來極大的不便.1.1.1 1 校園一卡通系統(tǒng)總體目標(biāo)設(shè)計(jì)為了解決以上弊端,促進(jìn)學(xué)院治理手段現(xiàn)代化,提升校園的智能化治理水平,學(xué)院在 20042004 年引入校園一卡通系統(tǒng).引入校園一卡通系統(tǒng)的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“一卡在手,走遍校園的校園

3、數(shù)字治理模式,為此,學(xué)院在總體目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí),主要考慮了以下幾個(gè)方面:(1)(1)建立統(tǒng)一治理的校園根底數(shù)據(jù)平臺(tái)建立學(xué)生、教職員工、各種部門機(jī)構(gòu)根本的與統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)化治理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享,實(shí)現(xiàn)信息的集中式標(biāo)準(zhǔn)治理,促進(jìn)學(xué)院數(shù)字化建設(shè)的開展.作為校園一卡通系統(tǒng)的骨干平臺(tái),校園卡應(yīng)用的商務(wù)管理、身份識(shí)別、學(xué)籍治理、校務(wù)治理等各種應(yīng)用子系統(tǒng)都建立在此平臺(tái)的根底上,當(dāng)學(xué)院應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大時(shí),只需增加相應(yīng)子系統(tǒng)即可.持卡人的根本信息資料作為統(tǒng)一的公用數(shù)據(jù)在全網(wǎng)上實(shí)時(shí)共享,做到一人一卡、一人一戶,所有數(shù)據(jù)的變更都做到全網(wǎng)立即生效.(2)(2)實(shí)現(xiàn)校內(nèi)消費(fèi)一卡通在學(xué)院范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的電子支付和費(fèi)用收繳治理.

4、持卡人可以在校內(nèi)任何一個(gè)消費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行消費(fèi),所有商戶單位不管其性質(zhì)與規(guī)模都可以授權(quán)代理收款、結(jié)算.如：超市、餐飲、飲料吧、精品屋、影印室、繳費(fèi)、上機(jī)收費(fèi)治理、校園網(wǎng)收費(fèi)治理、醫(yī)院收費(fèi)治理、圖書超期收費(fèi)治理、水控治理等.(3)(3)實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別一卡通用校園卡取代學(xué)院以前的學(xué)生證、工作證、借書證、出入證等各種證件,實(shí)現(xiàn)持卡人身份識(shí)別一卡通.(4)(4)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的掛接與捆綁通過平臺(tái)預(yù)留的擴(kuò)展接口實(shí)現(xiàn)各校園應(yīng)用子系統(tǒng)與校園一卡通系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享.如通過一卡通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生公寓的用水限制治理；實(shí)現(xiàn)與圖書館管理系統(tǒng)、電子閱覽室等系統(tǒng)的對(duì)接連通；公用機(jī)房上機(jī)收費(fèi)管理、校醫(yī)院收費(fèi)治理、宿舍樓出入門禁、教職工考

5、勤治理、平安保衛(wèi)的巡更治理等系統(tǒng),都可以與一卡通系統(tǒng)平臺(tái)掛接與捆綁.(5)(5)實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)統(tǒng)一治理通過建設(shè)校園一卡通結(jié)算中央, ,對(duì)所有校園商戶實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一結(jié)算和治理.2.2.2 2 校園一卡通系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)我院建設(shè)的校園一卡通系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如下：(1)(1)校園一卡通后臺(tái)治理系統(tǒng)平臺(tái)該系統(tǒng)平臺(tái)主要是系統(tǒng)治理員進(jìn)行系統(tǒng)治理設(shè)置和系統(tǒng)初始化的平臺(tái).為系統(tǒng)治理員提供了修改口令、創(chuàng)立賬號(hào)、分配治理員和組權(quán)限、備份數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)異常情況處理的功能.(2)(2)校園治理平臺(tái)子系統(tǒng)校園治理平臺(tái)是一卡通系統(tǒng)運(yùn)行的根底,負(fù)責(zé)一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和維護(hù)等.主要包括系統(tǒng)治理、學(xué)生根本信息治理、學(xué)籍根本信息、學(xué)籍日常事

6、務(wù)、教學(xué)根本信息等功能局部.(3)(3)學(xué)院信息治理系統(tǒng)治理員進(jìn)行系統(tǒng)初始化時(shí)將學(xué)院的各項(xiàng)信息進(jìn)行注冊(cè),設(shè)置學(xué)院學(xué)期日期、周教學(xué)日數(shù)以及課長(zhǎng)和上、下午課數(shù)等信息.(4)(4)系統(tǒng)治理系統(tǒng)治理模塊應(yīng)提供強(qiáng)大的操作日志,對(duì)相關(guān)的操作都進(jìn)行記錄.同時(shí)系統(tǒng)治理還應(yīng)提供強(qiáng)大的用戶和權(quán)限設(shè)置,提供多種權(quán)限設(shè)定方式.(5)(5)卡治理系統(tǒng)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校園一卡通系統(tǒng)維護(hù)、用戶卡片的發(fā)放、充值、掛失、解掛、換卡、查詢等,以及對(duì)各部門、各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)結(jié)算等.(6)(6)餐飲消費(fèi)子系統(tǒng)該子系統(tǒng)提供對(duì)餐飲 POSPOS 機(jī)的數(shù)據(jù)采集和參數(shù)下發(fā)的功能,并能對(duì)所采集的數(shù)據(jù)按學(xué)院要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì).(7)(7)機(jī)房治理

7、子系統(tǒng)該子系統(tǒng)按學(xué)院規(guī)定設(shè)置收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),完成學(xué)生課外上機(jī)的收費(fèi).(8)(8)門禁子系統(tǒng)該子系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)才寺卡人只需將卡片在門禁限制器上晃動(dòng)一下,即可實(shí)現(xiàn)出入監(jiān)控的功能,同時(shí)系統(tǒng)將所發(fā)生的各種事件日志進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄,用戶可通過相應(yīng)模塊進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)和處理.(9)(9)考勤治理子系統(tǒng)該子系統(tǒng)設(shè)定不同的上班類型對(duì)員工進(jìn)行考勤,并對(duì)出差、請(qǐng)假、加班、調(diào)班、調(diào)休等情況能作出相應(yīng)處理.(10)(10)巡更子系統(tǒng)該子系統(tǒng)根據(jù)巡更點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄保安的編號(hào)、時(shí)間、地點(diǎn)等巡更情況,并對(duì)采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、存檔,自動(dòng)生成分類記錄、報(bào)表,并打印.(11)(11)圖書借閱治理子系統(tǒng)該子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一卡通系

8、統(tǒng)與圖書館借閱系統(tǒng)相兼容,使一卡通能替代原有圖書借閱證,方便持卡人對(duì)圖書進(jìn)行借閱和查詢,也方便圖書館的治理.1.1.3 3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校園一卡通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分為主干網(wǎng)和和終端設(shè)備子網(wǎng), ,其中主干網(wǎng)是整個(gè)校園一卡通系統(tǒng)的核心,各終端設(shè)備子網(wǎng)通過接口設(shè)備接入主干網(wǎng),與主干網(wǎng)實(shí)時(shí)通信.主干網(wǎng)和終端設(shè)備子網(wǎng)都采用TCPTCP/ /IPIP 傳輸協(xié)議.校園一卡通系統(tǒng)采用 B/S(Browser/Server)B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu),即瀏覽器和效勞器結(jié)構(gòu).在這種結(jié)構(gòu)下,用戶工作界面是通過WEWEB B瀏覽器來實(shí)現(xiàn),極少局部事務(wù)邏輯在前端(Browser)(Browser)實(shí)現(xiàn),但是主

9、要事務(wù)邏輯在效勞器端( (Server)Server)實(shí)現(xiàn).在考慮校園一卡通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的平安設(shè)計(jì)時(shí),一方面采用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN)(VLAN), ,實(shí)現(xiàn)在一套硬件網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)運(yùn)行許多個(gè)完全獨(dú)立、互不通信的虛擬局域網(wǎng),就可以消除無謂的沖突檢測(cè)和出錯(cuò)重發(fā),提升了數(shù)據(jù)傳輸效率.另一方面采用防火墻技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置防火墻,通過防火墻執(zhí)行平安及訪問限制功能同時(shí)限制能登錄到效勞器的 IPIP 地址.1 1 . .4 4 校園一卡通系統(tǒng)治理組織結(jié)構(gòu)我院校園一卡通系統(tǒng)治理組織結(jié)構(gòu)由一卡通限制中央、一卡通治理中央和一卡通結(jié)算中央組成.其中一卡通限制中央設(shè)在網(wǎng)絡(luò)治理中央,主要負(fù)責(zé)校園一卡通系統(tǒng)日常運(yùn)行、維護(hù)

10、、卡片設(shè)計(jì)制作治理、有關(guān)信息治理以及咨詢效勞；一卡通治理中央設(shè)在后勤處,主要負(fù)責(zé)發(fā)卡、 充值、 補(bǔ)(換)卡登記及咨詢效勞； 一卡通結(jié)算中央設(shè)在財(cái)務(wù)處,主要負(fù)責(zé)帳務(wù)結(jié)算核對(duì)工作.校園一卡通系統(tǒng)作為數(shù)字化校園的根底平臺(tái),它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比擬龐大,其典型結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 1 所示.2 2 . .校園一卡通系統(tǒng)的平安問題及解決方案由于校園一卡通系統(tǒng)上運(yùn)行的是金融交易數(shù)據(jù)及其它重要的 MIMIS S數(shù)據(jù),其平安性要求非常高,因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的平安要有全面的考慮.為使整個(gè)系統(tǒng)平安、高效地運(yùn)行,對(duì)系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性、平安性及健壯性都提出了很高的要求,最大程度地保護(hù)持卡人和校內(nèi)其他授權(quán)商戶或收款單位的利益.依據(jù)校園一

11、卡通系統(tǒng)的功能組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以從以下幾方面進(jìn)行系統(tǒng)平安性的增強(qiáng)：(1)(1)操作系統(tǒng)平安性選擇平安性和穩(wěn)定性高的操作系統(tǒng)作為后臺(tái)中央數(shù)據(jù)庫的操作支持平臺(tái).SCOUNIX7SCOUNIX7 操作系統(tǒng)就是一個(gè)比擬適宜的選擇,與 WINDOWSWINDOWS 操作系統(tǒng)相比擬而言,UNUNIXIX 具有高平安性,平安等級(jí)到達(dá) C2C2 級(jí);病毒感染較少；操作系統(tǒng)性能相當(dāng)卓越,運(yùn)行穩(wěn)定,大大減少了維護(hù)工作量.(2)(2)通信網(wǎng)絡(luò)平安性校園一卡通系統(tǒng)從某種意義上說是校園網(wǎng)建設(shè)的一局部,但是由于它的應(yīng)用特殊性,實(shí)質(zhì)上它是一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò),也就是一個(gè)小型的局域網(wǎng).它的唯一出口是與銀行相連的通信鏈路,從其他地方是

12、沒有方法進(jìn)入一卡通系統(tǒng)的.推薦一通使用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)或者使用 VLANoVLANo 在與外界網(wǎng)絡(luò)相連時(shí)使用雙網(wǎng)卡,將中央數(shù)據(jù)與外界進(jìn)行物理隔離,平安封閉,同時(shí)通過防火墻對(duì)數(shù)據(jù)訪問進(jìn)行過濾,有效限制非法數(shù)據(jù)的侵入.與銀行通訊方面,采用一卡通前置機(jī)與銀行前置機(jī)單線直聯(lián)方|銀仃網(wǎng)絡(luò)超 11T*一卡詡中央 T-電解網(wǎng)絡(luò)接口圖1校園十通系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖式,不經(jīng)過交換機(jī),可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院推桨残?(3)(3)數(shù)據(jù)通信平安性在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上,由于通信線路的公共化和電腦的易操作性,使得電子金融犯罪可能通過以下三個(gè)主要手段而得逞： 一是竊取客戶儲(chǔ)蓄卡上的 PIN;PIN;二是偽造和篡改財(cái)務(wù)交易信息； 三是竊取(

13、物理和電子)密鑰.為此,網(wǎng)絡(luò)上必須建立完備的數(shù)據(jù)平安保密體制,所以確定三個(gè)針鋒相對(duì)的防范原那么：不允許 PINPIN 的明碼在通信線路和人工可操作的電腦存儲(chǔ)媒體上出現(xiàn)；對(duì)任一交易信息必須做真?zhèn)舞b別；制定嚴(yán)格的密鑰治理制度.鑒于上述原因,制定以下方案來保證通訊的平安、可靠：數(shù)據(jù)通訊的加密功能：為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠桨残?在通訊的過程中,不斷變換加密密鑰,對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密.加密采用的是 DESDES 和 32DES32DES 加密算法.在系統(tǒng)中,設(shè)定兩個(gè)密鑰,主密鑰和工作密鑰.其中工作密鑰是用來對(duì)每次的通訊數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密,通訊數(shù)據(jù)包的加密采用DEDES S算法.而主密鑰是用來交換工作密鑰,工作密鑰交

14、換采用 32DES32DES 算法進(jìn)行加密,保證數(shù)據(jù)通信的平安性.采用特殊的數(shù)據(jù)包格式：與銀行共同定制一套數(shù)據(jù)報(bào)文格式,報(bào)文中規(guī)定各個(gè)含義字段的約束關(guān)系.即使數(shù)據(jù)報(bào)文被截獲,截獲者也難以理解其中的意思.(4)(4)數(shù)據(jù)庫平安性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能要收集、存儲(chǔ)和分析成千上萬行信息,這些信息本質(zhì)上有公共的,也有私有的.由于有這項(xiàng)責(zé)任在身,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須使數(shù)據(jù)庫治理員能適當(dāng)?shù)厥跈?quán)和限制訪問.此外,數(shù)據(jù)庫還必須提供預(yù)防未授權(quán)用戶存取機(jī)密數(shù)據(jù)的方法；預(yù)防任何人對(duì)機(jī)密數(shù)據(jù)進(jìn)行未授權(quán)的存取；預(yù)防未授權(quán)用戶惡意刪除破壞和擅自改變數(shù)據(jù)；采用審核技術(shù)監(jiān)視用戶存取數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫平安性中最根本的概念之一就是驗(yàn)證,這是一個(gè)相

15、當(dāng)簡(jiǎn)單的過程,系統(tǒng)通過這個(gè)過程來證實(shí)用戶身份.用戶可以通過提供身份證實(shí)或驗(yàn)證令牌來響應(yīng)驗(yàn)證請(qǐng)求.我院校園一通系統(tǒng)采用 Oracle8Oracle8/8/8i i 作為整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)中央數(shù)據(jù)庫.OracleOracle 具有高平安性,平安等級(jí)到達(dá) C2C2 級(jí),架構(gòu)在公認(rèn)系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)平安的根底上, ,OracleOracle 數(shù)據(jù)庫本身使用了多種手段來增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的平安性,常見的就有密碼、角色、權(quán)限等.而且,后臺(tái)中央數(shù)據(jù)庫采用雙機(jī)熱備份來保證系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)行,使終端設(shè)備的批量交易數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)回傳.中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用雙重保證機(jī)制,一方面通過磁盤陣列柜進(jìn)行交易數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)備份；另一方面對(duì)每天日結(jié)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行

16、備份保存,絕對(duì)保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完備、平安、可靠.同時(shí),在交易終端,也采取多種舉措防止交易數(shù)據(jù)喪失.如在網(wǎng)路不通的情況下,終端機(jī)可以脫網(wǎng)運(yùn)行終端本身能夠存儲(chǔ)2 2萬多筆脫機(jī)交易流水.另外,現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的商務(wù)網(wǎng)關(guān)能夠存儲(chǔ)多達(dá)1 10 0萬筆的交易數(shù)據(jù),大容量的存儲(chǔ)設(shè)備既保證了交易數(shù)據(jù)的不喪失性,也為系統(tǒng)故障恢復(fù)留出足夠的時(shí)間.(5)(5)跨校區(qū)互聯(lián)平安性現(xiàn)在一個(gè)校園可能存在有多個(gè)校區(qū),主校區(qū)在與其他分校區(qū)相掛接時(shí),應(yīng)用代理效勞器機(jī)制保障數(shù)據(jù)庫平安.設(shè)置一臺(tái)工作站作為一卡通通信代理效勞器,代理效勞器提供對(duì)外的查詢接口,它本身不存放任何數(shù)據(jù),只是接受用戶的查詢并轉(zhuǎn)發(fā)效勞器中的數(shù)據(jù),以此保護(hù)數(shù)據(jù)庫效勞器免受攻擊.如WEWEB B查詢效勞、多媒體查詢機(jī)、語音查詢等均運(yùn)行在代理效勞器上.在代理效勞器上運(yùn)行專用通訊軟件,定時(shí)負(fù)責(zé)與各個(gè)分校區(qū)的一卡通子系統(tǒng)交換數(shù)據(jù),所有通訊的數(shù)據(jù)包都采用加密算法和動(dòng)態(tài)密鑰交換機(jī)制,保證數(shù)據(jù)平安.(6)(6)校園卡的平安性校園卡采用黑白名單驗(yàn)證機(jī)制,無論聯(lián)機(jī)交易還是脫機(jī)交易,都會(huì)對(duì)卡片的有效性進(jìn)行再次的驗(yàn)證保證萬無一失.通過對(duì)以上多方面平