楊秀菊

（泉州信息工程學(xué)院，福建　泉州　362000）

Android平臺下高?？荚囃ㄏ到y(tǒng)設(shè)計研究

楊秀菊

（泉州信息工程學(xué)院，福建泉州362000）

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，為滿足高等院校在校生隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，克服傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，考試通平臺應(yīng)運而生.本文主要采用實踐開發(fā)與研究的方法從Android端、LAMP服務(wù)器、數(shù)據(jù)加密等方面進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計，并完成系統(tǒng)搭建全過程，為各高校的考試系統(tǒng)提供有效參考模型.

Android平臺；LAMP框架；系統(tǒng)加密

引言

高校的等級考試及各類職業(yè)資格考試一直是在校大學(xué)生的熱門科目，因此，能為在校大學(xué)生設(shè)計出一款在手機(jī)上就能完成學(xué)習(xí)與模擬考試的客戶端成為一種可能.而且在現(xiàn)有的終端中所提供的可學(xué)習(xí)軟件少之又少，在這種社會大環(huán)境下開發(fā)一種能被大學(xué)生使用的APP端學(xué)習(xí)智能軟件成為一種必然.

根據(jù)我們在互聯(lián)網(wǎng)上對大學(xué)生調(diào)查問卷報告顯示，100%的人使用的是智能手機(jī)，其中年齡在20-29歲占80%以上，使用Android系統(tǒng)人占70%以及，90%以上的人用來打電話、聊QQ、微信、刷微博等，50%以上的人是用來聽音樂和拍照，30%多的人用來玩手游，40%的人來看小說，只有20%的人用來查資料.而且根據(jù)報告顯示，大學(xué)生每天使用手機(jī)的時間超過3小時的就有90%以上，甚至有超過5%的人用在6小時以上.[1]

本課題主要利用互聯(lián)網(wǎng)帶來的教育自由、資源共享的便利方式進(jìn)行的一種手機(jī)端學(xué)習(xí)和模擬考試的方式，利用大學(xué)生的業(yè)余時間隨時隨地的進(jìn)行，讓等級考試和職業(yè)資格考試成為大學(xué)生生活的一部分.

1　考試通平臺解決方案

1.1Android平臺架構(gòu)

Android系統(tǒng)的底層建立在Linux系統(tǒng)之上，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用程序軟件四層組成，中間層采用了Google優(yōu)化過得Java虛擬機(jī)Dalvik，便可將Java軟件移植到Android設(shè)備里，圖1顯示了Android系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：

圖1　體系結(jié)構(gòu)圖

從圖1可以看出，應(yīng)用程序?qū)影娮余]件客戶端、日歷、地圖、瀏覽器等核心應(yīng)用程序；應(yīng)用程序框架提供了大量供開發(fā)者使用的API函數(shù)，可以簡化很多重要的基礎(chǔ)開發(fā)；函數(shù)庫提供了由Android系統(tǒng)各個組件使用的C/C++庫、多媒體庫、界面管理、3D庫等；Android運行時由核心庫集和Dalvik虛擬機(jī)；Linux內(nèi)核提供了安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和驅(qū)動模型等核心系統(tǒng)服務(wù)[2].此客戶端項目主要在上面三個用戶層中應(yīng)用與體現(xiàn).

1.2服務(wù)器端框架搭建

服務(wù)器端采用LAMP框架形式，LAMP（Linux-Apache-MySQL-PHP）網(wǎng)站架構(gòu)是目前國際流行的Web框架，該框架包括：Linux操作系統(tǒng)，A-pache網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，MySQL數(shù)據(jù)庫，Perl、PHP或者Python編程語言，所有組成產(chǎn)品均是開源軟件，是國際上成熟的架構(gòu)框架，很多流行的商業(yè)應(yīng)用都是采取這個架構(gòu).

對于大流量、大并發(fā)量的網(wǎng)站系統(tǒng)架構(gòu)來說，除了硬件上使用高性能的服務(wù)器、負(fù)載均衡、CDN等之外，在軟件架構(gòu)上需要重點關(guān)注下面幾個環(huán)節(jié)：使用高性能的操作系統(tǒng)（OS）、高性能的網(wǎng)頁服務(wù)器（WebServer）、高性能的數(shù)據(jù)庫（Databse）、高效率的編程語言等[3].具體的解決方案有以下幾種：

1、squid+Apache+PHP+eAccelerator

使用Apache負(fù)載PHP，使用squid進(jìn)行緩存，html或圖片的請求可以直接由squid返回給用戶.很多大型網(wǎng)站都采用這種架構(gòu).

2、nginx/Apache+PHP（fastcgi）+eAccelerator

使用nginx或Apache負(fù)載PHP，PHP使用fastcgi方式運行，效率較高.

3、nginx+Apache+PHP+eAccelerator

此方案綜合了nginx和Apache的優(yōu)點，使用Apache負(fù)載PHP，nginx負(fù)責(zé)解析其他Web請求，使用nginx的rewrite模塊，Apache端口不對外開放.

LAMP框架其性能特點卓越、運行穩(wěn)定、跨平臺性強(qiáng)，而且，它的開源性使得它大大降低了開發(fā)與運行成本，其在功能與性能上也是能滿足高校考試通現(xiàn)實發(fā)展要求，因此我們采用第三種解決方案.

1.3整體系統(tǒng)的加密碼技術(shù)

所謂加密，就是把稱為“明文”的可讀信息轉(zhuǎn)換成“密文”的過程；而解密則是把“密文”恢復(fù)為“明文”的過程.加密和解密都要使用密碼算法來實現(xiàn).網(wǎng)絡(luò)加密根據(jù)需要也會采用不同的加密算法，網(wǎng)絡(luò)安全中通常采用組合密碼技術(shù)來強(qiáng)化加密算法，可大大增強(qiáng)算法的安全性.

網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單方向存儲即Android應(yīng)用程序的客戶端只負(fù)責(zé)文件的加密，文件的解密由服務(wù)端應(yīng)用程序負(fù)責(zé)，即客戶端為單方向存，服務(wù)端為單方向取.Black-HoleStorage單方向的安全存儲容器在功能上總體可以分為五個方面，數(shù)據(jù)加密，完整性驗證，秘鑰管理，錯數(shù)據(jù)修復(fù)，優(yōu)化存儲.其中的數(shù)據(jù)加密對原始數(shù)據(jù)加密保存，選用對稱加密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，用非對稱加密算法對對稱加密的秘鑰進(jìn)行加密.完整性驗證時對傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗驗證傳輸過程中數(shù)據(jù)是否有損壞.秘鑰管理主要是對加密數(shù)據(jù)的對稱加密的秘鑰的管理和非對稱加密的秘鑰的管理.錯數(shù)據(jù)修復(fù)是對傳輸過程中文件尾部丟失數(shù)據(jù)的恢復(fù)，優(yōu)化存儲負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的快速存儲，通過這五個方面的控制，最終形成整體的解決方案.

圖2　服務(wù)器交互加密流程圖[4]

2　考試通平臺設(shè)計與分析

本課題主要針對大學(xué)生計算機(jī)等級考試、英語四六級等級、程序員等高?？荚嚩O(shè)定的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，針對不同科目在用戶安卓端其功能也不盡相同.我們主要從客戶客戶端和服務(wù)器兩個方面分別設(shè)計與分析，針對不同方面它們的需求及功能也是有區(qū)別的.

2.1客戶端功能需求

客戶端的需求主要以界面和功能為主，界面要具親切感和便利性，讓客戶感受到簡單方便，且功能實現(xiàn)到位，頁面打開的層次不要太多，最多不超過三層.找到學(xué)生的興趣點，針對興趣點做到進(jìn)一步的研發(fā)，讓軟件服務(wù)做到點上.

圖3　客戶端的主要功能圖

從圖3中可以看出主要功能有：

1.考試練習(xí)：在做練習(xí)過程中，在指定時間完成指定題目可以獲得獎勵積分，否則沒有積分.

2.專項練習(xí)：把單選擇題、多選擇題、填空題、簡答題分類進(jìn)行整理.

3.模擬考試：模擬考試完全按照考試的形式，在考試時間內(nèi)完成題目，并達(dá)到分?jǐn)?shù)要求同樣可以獲得積分.

4.我的成績：在考試練習(xí)、模擬考試中分別顯示對錯題數(shù)量和比例值.

5.我的錯題：在考試練習(xí)和模擬考試中所有錯題的題目顯示.

6.考試統(tǒng)計：統(tǒng)計在考試練習(xí)、模擬考試中知識點掌握情況統(tǒng)計圖分析.

7.學(xué)霸榜單：所有參加本科目的學(xué)習(xí)者從高到低的排名序列.

8.學(xué)習(xí)闖關(guān)：英語采用單詞與詞意連連碰形式，答對的單詞和詞意可以一起消除.其它科目根據(jù)課程特點進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計.

2.2服務(wù)器端的功能需求

服務(wù)器端的主要功能有：超級管理員、管理員管理權(quán)限、考試練習(xí)和模擬考試題目的添加、刪除、修改、瀏覽，評價體系管理、學(xué)友圈發(fā)布文件及圖片權(quán)限管理.（如圖4所示）

超級管理員有管理所有人員及所有功能權(quán)限，管理員可以分模塊進(jìn)行分工管理，在考試題庫中后臺的管理員有針對不同的題目類型進(jìn)行添加、刪除、修改、預(yù)覽等功能；在學(xué)友圈中從圖片、評價兩個方面進(jìn)行通過、禁言、刪除管理；在培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、視頻中心都分別設(shè)有添加、刪除、修改、預(yù)覽等功能.這些為后臺管理提供更大的方便.

圖4　服務(wù)器功能

3　終端應(yīng)用設(shè)計

在談到Android手機(jī)的界面設(shè)計時，要求開發(fā)人員對整個界面框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要合理.由于android設(shè)備市場現(xiàn)在群雄并起，所以各種顯示特點的設(shè)備都有.在進(jìn)行界面的整體布局時，建議多使用RelativeLayout和LinearLayout，尤其注意Linear-Layout中的orientation屬性的使用，可以使你的界面更加豐富[5].

在做Android手機(jī)應(yīng)用開發(fā)時，要注意模擬器的使用與測試，原則上在模擬器設(shè)計好后的整個程序都要放到實際的手機(jī)或平板中進(jìn)行真實演練與測試，這樣發(fā)現(xiàn)問題及時解決.

圖5　安卓端設(shè)計的效果圖

4　結(jié)束語

智能手機(jī)的出現(xiàn)是一次手機(jī)的革命，也是學(xué)習(xí)教育的一種變遷，我們?yōu)榱俗屧谛４髮W(xué)生隨時隨地的學(xué)習(xí)，把整塊時間變零散時間，以達(dá)到學(xué)習(xí)目的，變單一學(xué)習(xí)成師生、生生互動的學(xué)習(xí)體制.

本項目是為了適合各高校等級資格考試的前提下提出的.我們從在校大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求到問題的提出，到Androd端和服務(wù)器的建立，再到具體功能的實現(xiàn)，經(jīng)歷了整個軟件開發(fā)的全過程，最后總結(jié)出以下幾個創(chuàng)新點：

1.LAMP框架具有通用、跨平臺、高性能、低價格的優(yōu)勢，無論是性能、質(zhì)量還是價格都是企業(yè)搭建網(wǎng)站的首選平臺.我們選用這個框架，可以大大減少成本所帶來的困擾，而且更加豐富我們的功能.

2.本項目中集結(jié)了所有高?？荚嚨目颇?，課程內(nèi)容很全面，適合在校大學(xué)生們的所有職業(yè)考試.

3.學(xué)習(xí)闖關(guān)是一個集學(xué)習(xí)與娛樂為一體的一種新的模式，為的是讓學(xué)習(xí)不再枯燥，學(xué)生可以在寓教娛樂當(dāng)中得到學(xué)習(xí)與進(jìn)步.

〔1〕梁茹冰，梁文智，楊小周.大學(xué)校園中移動自習(xí)軟件設(shè)計方案［J］.中國科技信息，2014（24）：79-81.

〔2〕武玉坤.基于Android移動學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計［J］.計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013（01）：20-24.

〔3〕LAMP網(wǎng)站架構(gòu)方案分析.http：//www.williamlong.info/archives/1908.html.

〔4〕服務(wù)器交互加密流程圖.http：//blog.csdn.net/ h3c4lenovo/article/details/8722096.

〔5〕張趙輝.Android手機(jī)界面開發(fā)中的“攔路虎”［J］.山東工業(yè)技術(shù)電子技術(shù)，2009（4）：136-139.

TP311

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2016-06-06

福建省2015年大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項目（201513766011）