基于IC卡的機房管理系統設計
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：王櫻 劉風(fēng)華 王璐 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月23日
當今，計算機在高校的應用已很普及，各高校相繼建成許多微機房，其中有數百臺計算機的大機房，也有幾十臺計算機的小機房．在這些機房中有相當一部分的管理方式還很原始，采用手工表格填寫(xiě)管理模式，在這種管理方式下，管理人員對學(xué)生和機器的動(dòng)態(tài)管理顯得力不從心，機器使用率降低．目前，有許多學(xué)校在機房管理上使用了IC卡，但還是不盡人意．對其機理進(jìn)行分析，以往用的IC卡機房管理系統有2種模式：一種是在每個(gè)機房中配置了1個(gè)IC卡讀寫(xiě)終端、1臺微機和1個(gè)電源控制器。用戶(hù)刷卡后可以通過(guò)電源控制器打開(kāi)相應的終端上機，但該方案需要額外的硬件設備．此外，它只能實(shí)現對各終端進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，而不能對用戶(hù)上網(wǎng)或對其他軟件資源的使用進(jìn)行管理．另外一種模式是每個(gè)客戶(hù)終端都配備了讀卡器，用戶(hù)開(kāi)機和關(guān)機前都必須插卡，并以此來(lái)實(shí)現對機房資源的管理，但該方案會(huì )大大增加系統的造價(jià)．綜合上述2種模式，我們依據機房現有條件及將來(lái)的擴展，取其之長(cháng)，進(jìn)行了新的設計．
1 機房管理系統的總體設計
1．1 系統總體框架設計
機房管理系統的總體框架(如圖1所示)包括發(fā)卡系統、客戶(hù)端子系統、以及IC卡機房計費系統等．發(fā)卡系統又包含有辦卡子系統、掛失和解掛失子系統、充值子系統、查詢(xún)子系統和退卡子系統．客戶(hù)端子系統包括了用戶(hù)登陸和計費控制2部分．計費系統包括了網(wǎng)絡(luò )監控、費率設置以及按費率結帳子系統．
圖1 機房管理系統總體設計
1．2 系統的主要硬件構成
該系統的硬件主要有以下幾部份組成：IC卡+讀卡器十服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò )．IC卡是一種內部具有存儲和處理能力的集成電路卡，在響應外部激勵時(shí)其本身能夠建立或修改數據，它的存儲容量大大超出了磁卡，具有很好的安全性．IC卡從內部結構分為存儲器卡、邏輯加密卡和CPU 卡；按連接方式分為接觸式和非接觸式IC卡．由于非接觸式IC卡比接觸式IC卡具有更高的可靠性、且操作方便，因此本系統的設計采用了非接觸式IC卡．非接觸式IC卡又稱(chēng)射頻卡，是射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)有機結合的產(chǎn)物．IC卡具有標準化、智能化以及安全性的特點(diǎn)，所以可以將其作為學(xué)生上機學(xué)習的“身份證”，從而實(shí)現機房的信息化管理．
本系統采用的是非接觸式IC卡，中主要記錄有用戶(hù)的學(xué)號、密碼、金額、以及卡號等用戶(hù)的基本信息.
1．3 系統的軟件平臺
系統采用微軟．NET技術(shù)，基于B／S結構，腳本為VB，數據庫用SQL SERVER 2000來(lái)實(shí)現，該系統留有對外的軟、硬件接口，易于功能擴充．
2 各部分的功能介紹
2．1 發(fā)卡系統功能介紹
發(fā)卡子系統主要記錄辦卡人的基本信息，比如：專(zhuān)業(yè)、班級、學(xué)號、姓名、性別、密碼、卡編號、金額、辦卡日期等信息．然后將這些信息存入持卡人基本信息表，這張表中除了記錄以上信息外．還要有該卡是否掛失的字段，該字段可以用來(lái)表示該卡是否有效，剛辦理的IC卡應當都是有效的．卡分為2類(lèi)：班級卡和自費卡．班級卡無(wú)需充值，只是在發(fā)卡時(shí)在補貼項目輸入nh的機時(shí)，供上課使用．自費卡需要充值，在管理中心刷卡時(shí)僅能獲得1個(gè)座位．此系統中還包括換卡功能，主要是給已有IC卡的學(xué)生更換1張IC卡，主要用于更換非人為損壞的IC卡．機房管理系統的數據庫總體設計如圖2所示．
圖2 機房管理系統的數據庫總體設計
掛失解掛系統主要是在持卡人的卡丟失時(shí)，能及時(shí)向網(wǎng)絡(luò )中心報告，從而減少持卡人相應的損失．掛失表中主要記錄丟失卡人的卡編號、學(xué)號、姓名、密碼等信息．
解掛主要是如果持卡人找到丟失的卡時(shí)，能將系統對該卡的禁用解除，使持卡人能繼續使用該卡．在機房總數據庫服務(wù)器中包含了持卡人基本信息表、掛失表和解掛表．發(fā)卡端可以直接操作這3張表，這些操作包括查詢(xún)、修改、刪除等，這樣做使上述操作更快地對用戶(hù)生效．當各個(gè)機房的子服務(wù)器開(kāi)機時(shí)，它們從機房總數據庫服務(wù)器中下載有效持卡人的基本信息表．如果有人到發(fā)卡端掛失或進(jìn)行解掛，機房總數據庫服務(wù)器就會(huì )生成掛失表和解掛表，每隔5 min就將這2張表發(fā)向各個(gè)機房的子服務(wù)器，各個(gè)機房的子服務(wù)器根據這2張表進(jìn)行相關(guān)的設置操作．
充值系統可以使用戶(hù)對卡中的金額進(jìn)行補充．可以分為2大類(lèi)：一類(lèi)是集體充值，另一類(lèi)是單個(gè)充值．集體充值主要是在進(jìn)行某些活動(dòng)時(shí)，機房進(jìn)行統一的充值活動(dòng)，比如以班為單位進(jìn)行充值．查詢(xún)子系統中，用戶(hù)可以在充值時(shí)對卡中所剩的金額進(jìn)行查詢(xún)，以便了解情況．另外還可以查詢(xún)充值記錄，上下機時(shí)間記錄等．每種查詢(xún)都可以根據卡號、學(xué)號、姓名、日期等參數進(jìn)行分類(lèi)或綜合查詢(xún)．對管理員而言，可以對某些用戶(hù)進(jìn)行詳細的查詢(xún)，也可以查詢(xún)符合某些條件的用戶(hù)信息，統計IC卡在某個(gè)時(shí)間段內的出售數量及金額．
退卡子系統，當用戶(hù)不再使用該卡時(shí)，可通過(guò)該模塊進(jìn)行結算，扣除折舊費，收回該卡，經(jīng)處理后該卡可再使用．
2．2 客戶(hù)端子系統介紹
客戶(hù)端子系統主要來(lái)完成對用戶(hù)身份的確定，包括控制用戶(hù)登陸和計時(shí)．在用戶(hù)上機時(shí)，各個(gè)機房中都有1臺子服務(wù)器，這臺服務(wù)器中有持卡人的驗證信息，這些驗證信息包括班級、姓名、學(xué)號、卡編號、金額、密碼等．用戶(hù)須持卡上機，卡上記錄著(zhù)用戶(hù)的基本信息．進(jìn)入房間時(shí)須先刷卡，進(jìn)行身份驗證和帳戶(hù)審核，同時(shí)顯示該用戶(hù)的基本信息．如果是合法用戶(hù)，則可以正常開(kāi)機登陸注冊；否則登陸注冊不成功，同時(shí)修改該用戶(hù)在數據庫表中的狀態(tài)字．這時(shí)用戶(hù)進(jìn)行的驗證僅僅是身份的驗證，然后當用戶(hù)打開(kāi)電腦進(jìn)入系統時(shí)，系統會(huì )提示用戶(hù)輸入學(xué)號和密碼，用戶(hù)必須輸入正確的學(xué)號和密碼方可使用電腦．如果用戶(hù)使用的IC卡是撿到的或通過(guò)其他途徑得到的，當用戶(hù)輸入密碼和學(xué)號3次，仍不正確時(shí)，系統將鎖定該用戶(hù)帳號，并提示管理員該帳戶(hù)存在問(wèn)題；用戶(hù)若想繼續使用，則須到機房服務(wù)器解鎖．用戶(hù)登陸成功后，機房服務(wù)器會(huì )自動(dòng)讀取該用戶(hù)的金額，實(shí)時(shí)檢測用戶(hù)的金額，判斷用戶(hù)能使用計算機的時(shí)間，當用戶(hù)的金額即將用完時(shí)會(huì )通過(guò)客戶(hù)端子程序提示用戶(hù)．用戶(hù)登陸成功后就開(kāi)始計時(shí)，機房服務(wù)器將用戶(hù)當前計算機的IP地址進(jìn)行登記，這樣做是為了防止用戶(hù)同時(shí)使用多臺計算機造成設備資源的浪費．客戶(hù)機管理軟件依據預定費率自動(dòng)進(jìn)行計時(shí)計費，每3 min從IC卡中扣減一次金額并修改服務(wù)器中心數據庫的相關(guān)數據．客戶(hù)端軟件同時(shí)還具有查詢(xún)余額、更改密碼、關(guān)機、重啟和注銷(xiāo)等功能．
2．3 IC卡機房計費系統介紹
網(wǎng)絡(luò )監控：系統監控模塊是針對系統管理員而設計的，對機房的各個(gè)機器和用戶(hù)上機狀態(tài)進(jìn)行監控．在網(wǎng)絡(luò )正常運行時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )監控功能可實(shí)現在線(xiàn)監視所有的上機用戶(hù)信息，包括其系別、班級、姓名、學(xué)號、余額、上機運行屏幕信息等詳細信息；可實(shí)時(shí)向機房全部微機下達廣播通知；如果有學(xué)生在上課時(shí)，做一些與上課無(wú)關(guān)的事情或玩游戲，管理員可以發(fā)送警告消息，嚴重者可強行鎖定、注銷(xiāo)或關(guān)閉該計算機．
費率設置：系統管理員可以設定或修改相應的收費標準．比如，根據網(wǎng)絡(luò )的通訊情況，或者根據上機的時(shí)段來(lái)設置費率
按費率結帳：用戶(hù)在下機離開(kāi)機房時(shí)必須劃卡進(jìn)行關(guān)機驗證和結帳．如果用戶(hù)已正常注銷(xiāo)則從卡中扣除上機金額并再次更新該用戶(hù)的刷卡記錄．用戶(hù)在注銷(xiāo)電腦時(shí)，客戶(hù)端軟件會(huì )通知服務(wù)器，服務(wù)器會(huì )將該用戶(hù)的電腦IP地址釋放。
2．4 總體的實(shí)現過(guò)程
當用戶(hù)辦理1張IC卡開(kāi)始上機時(shí)，首先在進(jìn)入機房時(shí)，要進(jìn)行1次刷卡，這次刷卡是對用戶(hù)身份的確定，看該卡是否是有效卡．如果不是有效卡，則上機失??；若是有效卡，則在機房服務(wù)器中顯示用戶(hù)信息，并允許用戶(hù)登陸，同時(shí)修改該卡的信息；這樣即使用戶(hù)強行進(jìn)入機房，也會(huì )因為沒(méi)有用戶(hù)的記錄而不能使用計算機．當用戶(hù)打開(kāi)計算機進(jìn)行上機時(shí)，客戶(hù)端子程序要求用戶(hù)輸入學(xué)號和密碼．如果輸入錯誤，則需要重新登陸，在輸入3次仍然不正確時(shí)，鎖定用戶(hù)并提示機房管理員；若輸入正確，則可以開(kāi)始上機，然后系統開(kāi)始計時(shí)；用戶(hù)上完機后退出系統，接著(zhù)注銷(xiāo)，在注銷(xiāo)時(shí)，客戶(hù)端子系統會(huì )通知機房服務(wù)器用戶(hù)退出的時(shí)間，服務(wù)器將該用戶(hù)電腦IP地址釋放，在用戶(hù)離開(kāi)機房時(shí)，需要再次刷卡．整個(gè)流程如圖3所示．
圖3 基于IC卡的機房管理系統操作流程圖
3 系統特點(diǎn)
(1)安全可靠．本系統使用的IC卡是非接觸邏輯加密卡，卡上只保留標志信息 ．用戶(hù)信息保存在服務(wù)器上，只有通過(guò)服務(wù)器上查詢(xún)才可得到，對數據的安全及保密起到了積極作用．
(2)響應速度快．機房服務(wù)器每次開(kāi)機，就把本機房的座位信息表從數據中心下載下來(lái)，并把用戶(hù)信息從管理中心總服務(wù)器下載下來(lái)．這樣管理中心刷卡操作所引起的數據交換只在本地數據庫上進(jìn)行，加快了刷卡速度．
(3)防止1卡多用現象．系統采用了數據集中管理，在用戶(hù)使用1臺計算機時(shí)，用戶(hù)的帳號會(huì )和電腦IP地址進(jìn)行綁定，所以1個(gè)用戶(hù)只能使用1臺計算機，杜絕了1卡多用的現象．
(4)多種計費方式．系統對不同座位，不同時(shí)段以及網(wǎng)絡(luò )的通訊狀況設定不同的費率，便于機房的多種計費方式．
(5)可靈活地增加一些輔助管理軟件幫助管理，如美萍、凌波等，都很方便．
4 結 語(yǔ)
基于IC卡的機房管理系統，在無(wú)人值守的情況下能保證上機秩序井然，提高了計算機的利用率；同時(shí)實(shí)驗室管理人員的負擔也明顯減輕，實(shí)現了高效的、全自動(dòng)化的開(kāi)放式管理．采用向用戶(hù)發(fā)行預置金額的IC卡，實(shí)現了上機預收費，對用戶(hù)有極大的吸引力，極大地保證了客流量的穩定．通過(guò)機房管理系統用戶(hù)上機自由度加大，管理無(wú)難度，大大減少了工作人員，降低了管理費用．控制與收費的嚴密性，保證了無(wú)漏費、無(wú)人情機、無(wú)糾紛等．本系統的建立，為網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下計算機實(shí)驗室的管理建立了一個(gè)理想的、科學(xué)化的管理模式．由于學(xué)校目前教師、學(xué)生使用的IC卡實(shí)為非接觸式的RFID卡，如果要實(shí)現真正的校園一卡通，兩個(gè)系統間還需進(jìn)一步的進(jìn)行耦合與改造．
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