网格技术在现代远程网络考试系统的应用分析
作者：胡培成　傅国轩
来源：《电脑知识与技术》2013年第19期
        摘要：针对目前广泛应用的网络考试系统中存在的问题进行了概括，对网格技术的概念及特点进行了阐述。对比了不同技术下网络考试系统间的特点和不足，对基于网格技术下网络考试系统进行了分析，认为随着网格技术的成熟和现有网格发展中存在问题的解决，从而实现网络考试资源最大限度的共享和应用。
        关键词：网格；考试系统；技术；设计；节点；应用
        中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4385-04
        远程考试系统建设是学校和考试机构通过信息化手段，实现对各种资源的有效集成、整合，实现资源的有效配置和充分利用，主考部门与应试者实施考试过程的优化，从而提高了效率，这样我们需要通过有效组织基础设施来适应动态的远程考试需求变化，以改善远程考试系统的响应速度和灵活性[1]。
        1 目前远程考试系统的特点
        目前的远程网络考试系统多为基于WEB网络的基础上架构和实施的[2]。通常采用：前端由JSP网页实现表现逻辑，中间使用JavaBean的组件实现系统内部复杂的业务逻辑，后端使用数据库实现数据逻辑；即在网络上的考试应用程序，需要它维护着一个数据库，存储着考生，题库，管理员信息，主要包括命题人出题，部门管理，系统管理，学生在线考试，自动判卷以及相关的系统维护功能。（如图1所示）
        这种基于Web网络的考试系统在一定程度上优化了学习资料，使资源得以利用，然而，Web考试系统在使用过程中还存在一定的局限性，主要表现在如下几方面[3]：
        1）运行环境较为封闭
        目前WEB考试系统是一个系统性测试工具，对其维护、管理、更新、统计与分析都需要专业人员来进行的，这种要求下就致使局限于某个或某几个特定专业人员操作使用，使之不能够广泛的得到应用普及和使用，系统间互联协作的能力低，缺乏数据交换，各个数据库实际上是一个个信息孤岛，无法提供智能化的检索发现。
        2）考试系统的不兼容性
        现阶段，各类考试系统都是架构不同的平台和使用不同的语言及数据库开发的考试平台，这就使得在考试应用的交互操作时，不得不考虑计算机硬件标准，这样不兼容给开发和推广带来了很多不便。
        3）系统平台研发成本较高
        由于不同类型的考试开发了不同的考试平台，这就使得考试系统的单一性，使得网络资源的使用效率不高，资源共享性底下，造成很多资源的浪费，无法通过单一入口访问所有信息，造成重复建设。
前端测试和后端测试的区别        2 网格技术简介
        2.1 网格起源及定义
        网格（Grid）这个词来自于电力网格（PowerGrid）[4]。它曾在很多领域（科学计算、数据访问、信息共享，知识处理、仪器设备远程控制、科学可视化等）里都有出现，其含义也随研究领域不同而有所区别。简而言之，网格可以从以下描述为以下三点[5]：
        1） 协调不服从集中式控制的资源。即网格能集成和协调资源与用户在不同控制域内的活动。
        2） 使用标准的、开放的、通用的协议和接口。即一个网格是由多用途协议和接口来构建的， 该协议将能解决诸如鉴别、授权、资源发现和资源访问等一些基本问题。
        3） 提供非常的服务质量（QoS） 。即允许按协作方式来使用其成分资源以提供各式服务质量。
        2.2 网格技术的特点
        1）资源共享，消除资源孤岛：网格能够提供资源共享，它能消除信息孤岛、实现应用程序的互联互通。
        2）协同工作：网格第二个特点是协同工作，很多网格结点可以共同处理一个项目。
        3）通用开放标准，非集中控制，非平凡服务质量：网格是基于国际的开放技术标准，这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。
        4）动态功能，高度可扩展性：网格可以提供动态的服务，能够适应变化，实现了高度的可扩展性。
        3 基于网格技术的远程考试系统模型的分析
        基于网格的虚拟考试环境的模型，其主要目的是为了能够更好地共享有限的考试资源，为了实现现有的考试系统间相互沟通、信息共享，消除信息孤岛。在现有考试网络资源的基础上，采用OGSA 网格体系结构，应用GT3（globus toolkit） 网格平台开发工具包，建立网格平台，以实现网格内新型的资源管理、信息服务、数据共享功能[6]。工作流程（如图2所示）：
        3.1 网格考试系统设计
        网格在线考试系统，通过用户（考试客户端）可访问网格节点（考试服务器），网格节点访问与调用中央集成服务器的网络资源，从而实现考试功能。也就是说在网格基础设施的每一个网络节点来实现本地软件资源管理和远程协作、共享。
        网格在线考试系统以应用ASP技术的B/S模式展现给用户，用户通过浏览器即可访问
网格结点。系统有前端、中间和后台三个部分组成，前端为接受用户请求和响应用户请求的应用程序服务，中间为处理网格用户的性能需求的网格门户，后台为以数据和服务形式存在的网格题库。
        3.2 网格考试系统具体应用分析
        网格考试系统通常具有主要有考试业务、辅助管理、查询功能及数据转换功能。下面就以公共基础课统一考试为例做以逐步说明。
        3.2.1网格集成服务器安装环境。
        对于网格技术下的考试组织，只需要安装设定特定的服务器作为网格门户以便于网格用户即考试实施部门根据不同考试的需求下载相应的考试数据，这里需要指出的是在不同的考试安排只需要改变数据连接通道下载不同的题库数据信息就行了，这样只需要改变对题库的编排，根据网格节点访问集成服务器终端即可实现。
        目前集成服务器环境选用Windows 2003操作系统，安装Sql Server 2000及安装补丁（升级后可选用更高版本），并且要完全安装互联网信息服务IIS（Internet Information Serv
ices）服务。IIS的安装意味着能够发布考试网页，并且有ASP（Active Server Pages）、JAVA、VBscript产生页面，有着一些扩展功能。这样在考试端只需要访问集成服务器发布的.asp考试网页就可以进行考试。
        3.2.2 节点服务器考试应用软件的安装
        在网格节点服务器（考场服务器）应用软件安装完毕后，保证服务器网络连通。这里需要指出的是在考试数据下载完毕前要使节点服务器和中心数据服务器保证互联网通畅，以便下载考试数据。当然在数据下载完毕的情况下，至少保证考试应用端和节点服务器之间的局域网通畅，使考试端能够访问考场服务器所发布.asp考试页面即可。
        考场服务器安装完毕后，输入指定的考试服务器账号，设定好服务器访问IP地址后运行服务器应用程序（如图3）。
        3.2.3 网格考试系统下在线考试的实施
        1） 在节点服务器准备完毕后，这里指的是包括考试数据下载完毕后，考试机只需要在局域网通畅的前提下逐一检测和访问服务器所发布的.ASP考试网页并进行考试环境检测。这
种考试环境的检测主要对考试及系统和系统中所安装的考试所需要的文字处理程序进行考试环境检测，这种检测是必要的，因为这种检测可以发现并提前处理考试机应对考试的能力，以便在考试期间保证考试顺利进行。
        2） 在保证考试机设备的正常访问考试服务器的前提下，根据服务器排座指令，对整个考试机进行座位号排定。考生只需按照自己的考试时间安排在指定的座位上参加考试即可。
        考试服务器根据编排的座位号，启动自动组卷功能，题库便会根据组卷策略对每一座位随机组成试卷。需要强调的是此时当组卷成功后，考生只能在指定的时间段参加考试。当然这个时间可以在网格考试系统的中央服务器中进行考试策略的修改，以应对不同考试的需要。
        3） 考生在考试过程中，因为考试操作页面是访问由考场服务器发布的.ASP页面下进行操作的，此操作有个最大的有点便是时时将考试信息和考生的考试过程备份在服务器上，这样即便出现设备的故障，只要在规定时间内完成故障排除和考试机换机处理，依然能够保证考试的顺利进行。
        4） 考试结束后，考场服务器只需将数据上传至中心服务后，等待考试成绩的发布就行了。当然，为了保证数据传输中可能出现的丢包现象，作为辅助功能的数据备份导出功能也是十分必要的。
        3.2.4 网格考试系统的安全保证措施
        1）访问安全性
        网格考试系统在实施在线考试时，由各考试用户通过访问网格节点发布的.asp页面实现考试的，那么增强网格访问安全性是所要考虑的第一级安全性。这就要通过使用登录和授权来限制个人的访问权限是增强网格节点服务器的最简单方法。也就是说根据网格考试系统的具体要求，需要强制对网格中的各个组件应用安全性并对不同的网格组件提供不同级别的访问权限也就是常说的节点授权。
        2）考试信息安全性
        网格中信息的安全性，包括所提交的信息、所生成和返回的信息、网格所存储的数据以及任何外围数据。在每个层次上，数据都应该受到访问保护，使用类似的授权方法作为一个
整体对网格进行访问。对于支持数据来说，应该确保数据库、安全存储以及其他外部数据源也都是安全的，并且它们的数据都不会暴露在没有经过适当授权的网格之外。
        3）数据传输安全性
        这一点和一般的网络数据传输中需要注意的安全一致，那就是在数据传输过程中，需要综合考虑防火墙的启用和杀毒软件的应用。当然在专用网络环境下，也就是具体的考试过程中不连通互联网络的时候，暂时可以对防火墙或杀毒软件进行禁用。
        总之，网格技术在当前远程教育网络考试中使用与现有单一无纸化网络考试系统相比较，就是充分的利用考试资源共享这一特点，也就是使用一个公共考试平台，来完成多种需要的考试任务，这样不但节约了研发各类考试平台的成本，也大大简化了考试实施流程。
        4 总结
        通过以上的分析，网格在线考试系统在技术层面上能实现数据资源特别是试题库充分共享，使得考试更加快捷、公正、公平、高效。但是在目前的教育环境下，除了考试试题库建设、考务要求与标准等一般性的问题之外，还有待于解决以下的问题[7]：

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