隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，數(shù)字化校園已經(jīng)在高校內(nèi)全面規(guī)劃和實施。校園網(wǎng)作為數(shù)字化校園的基礎和核心建設必然走在前面，華南農(nóng)業(yè)大學校園網(wǎng)建設較早，一直走在廣東各大高校前列，現(xiàn)基本上能做到萬兆骨干，千兆到樓宇，百兆到桌面。為了進一步推動校園網(wǎng)建設的發(fā)展，擴大校園網(wǎng)的覆蓋面的需要，以及承擔出口線路費用，達到以網(wǎng)養(yǎng)網(wǎng)的目的，我校根據(jù)自身的實際情況，采取了校園網(wǎng)計費系統(tǒng)來實現(xiàn)對校園網(wǎng)使用的計費。
近年來，“校園一卡通”在許多高等學校日益普及。“校園一卡通”依托于校園網(wǎng)，以IC卡為載體，實現(xiàn)在校園內(nèi)的“身份識別”和“金融支付”兩大功能。校園卡的出現(xiàn)，取代了原來的工作證、學生證、借閱證、就餐卡、上機卡、門禁卡和現(xiàn)金交易等功能，極大地提高了學校的管理水平。目前我校一卡通系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋的業(yè)務包括飯?zhí)孟M、校內(nèi)超市消費、圖書借閱、門禁考勤等，實現(xiàn)了一卡取代多卡的“一卡通校園”。但隨著信息化的發(fā)展，各種新的需求不斷出現(xiàn)，越來越多的業(yè)務希望借助一卡通系統(tǒng)來完成。如我校現(xiàn)代教育技術中心希望在校學生繳納網(wǎng)絡費不再是通過傳統(tǒng)的人工加現(xiàn)金模式，而通過一卡通來完成繳費功能。一卡通系統(tǒng)作為數(shù)字化校園的核心應用，一方面減少了業(yè)務部門在重復錄入資料中帶來的錯漏現(xiàn)象，保證了校內(nèi)用戶資料的統(tǒng)一性、真實性和可靠性；另一方面大大減少了學校內(nèi)的現(xiàn)金流通，原本涉及到資金往來的校園網(wǎng)繳費業(yè)務，現(xiàn)可通過繳費系統(tǒng)直接對校園卡和校園網(wǎng)上網(wǎng)賬號進行扣費和充值，減少現(xiàn)金交易，同時提高工作效率。
一卡通和校園網(wǎng)認證系統(tǒng)
在全球數(shù)字化浪潮的影響之下，高等學校數(shù)字化校園建設受到廣泛的重視，全國各地的高校借中國教育科研網(wǎng)(CERNET)建設的強力推動，正在從各個側(cè)面接觸數(shù)字化校園建設這個主題。近年來，隨著智能卡的推廣和使用，將多項管理職能和社區(qū)服務、認證融為一體的校園一卡通正在各高校普及開來。一卡通不但提高了學校的管理效率，降低了成本，方便了教師和學生。
“一卡通” 名稱來源于英文名詞“Smartcard”，又稱智能卡。它將射頻識別技術和IC 技術結(jié)合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，用一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式。一卡通在校園管理中應用的對象是校內(nèi)的教職員工和學生。對于學生，目前大多數(shù)校園一卡通已經(jīng)實現(xiàn)就餐收費管理、圖書借閱管理、醫(yī)療收費管理、上機計時收費管理、校內(nèi)消費管理、早操出勤管理等，對教職工，同樣也是實現(xiàn)了諸如圖書借閱，身份認證、工資發(fā)放、校內(nèi)消費、就餐等類似的管理。實際上，校園一卡通以智能卡為信息載體，結(jié)合了微電子技術、單片機技術、計算機網(wǎng)絡技術及數(shù)據(jù)庫技術等諸多高新科技，使其具有電子身份識別和電子錢包的功能，替代校園傳統(tǒng)的日常生活所需的教師工作證、學生證、借書證，以及與現(xiàn)金相關交易的食堂飯卡(券)、醫(yī)療證、上機證、門票等，達到教、學、考、評、住、用的全面數(shù)字化和網(wǎng)絡化，真正實現(xiàn)“一卡在手，走遍校園”。
一卡通系統(tǒng)將“校園卡服務”、“網(wǎng)絡支付”、“銀行圈存轉(zhuǎn)賬”3部分有機結(jié)合，可用于代收費、第三方業(yè)務系統(tǒng)自助繳費及應用接入等業(yè)務，為全校師生提供便捷的網(wǎng)上支付服務。其優(yōu)勢表現(xiàn)為：
1.一卡通系統(tǒng)能夠遵循數(shù)字化校園的整體規(guī)劃原則，系統(tǒng)推廣簡單，運用范圍廣，節(jié)約人力財力，各業(yè)務部門不必再部署一卡通專網(wǎng)，只要能連接上校園網(wǎng)即可進行交易；
2.提高管理效率，不用考慮工作人員的作息時間，24小時的任何時間均可完成交易，網(wǎng)絡交易采取自助服務方式，減少了工作人員的數(shù)量和服務時間；
3.減少結(jié)算成本，計算機管理替代了手工勞作，自動化服務減少了人工差錯，后期賬務核對簡單明了，財務部門和業(yè)務部門都受益；
華南農(nóng)業(yè)大學認證系統(tǒng)是基于IEEE 802.1X 協(xié)議，IEEE 802.1X認證被稱為“在局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中提供基于端口的網(wǎng)絡接入控制”。相比于Web和PPPOE等其他的認證方式，IEEE802.1X協(xié)議對認證方式和認證體系結(jié)構進行了優(yōu)化，旨在為局域網(wǎng)或城域網(wǎng)提供一種靈活的接入控制方法。IEEE 802.1X 協(xié)議的體系結(jié)構包括3 個重要的部分，分別是客戶端(Supplicant)、認證系統(tǒng)(Authenticator)和認證服務器(AuthenticationServer)。
1. 客戶端系統(tǒng)：
在用戶終端系統(tǒng)上安裝的一個客戶端軟件，用戶通過啟動這個客戶端軟件發(fā)起IEEE802.1X協(xié)議的認證過程，為了支持基于端口的接入控制，客戶端系統(tǒng)需支持EAPOL協(xié)議，因為客戶端和認證系統(tǒng)之間采用EAPOL協(xié)議進行通信。
2. 認證系統(tǒng)：
通常為支持IEEE802.1X協(xié)議的網(wǎng)絡設備，該設備對應于不同用戶的端口(可以是物理端口，也可以是用戶設備的MAC地址、VLAN、IP等)，每一個端口都有兩個邏輯端口：受控端口和不受控端口。不受控端口始終處于雙向連通狀態(tài)，主要用來傳遞EAPOL協(xié)議幀，可保證客戶端始終可以發(fā)出或接受認證，受控端口只有在認證通過的狀態(tài)下才打開，用于傳遞網(wǎng)絡資源和服務。
3. 認證服務器：
通常為RADIUS服務器，該服務器存儲有關用戶的信息，比如用戶所屬的VLAN、用戶的訪問控制列表、用戶名、密碼等。當用戶通過認證后，認證服務器會把用戶的相關信息傳遞給認證系統(tǒng)，由認證系統(tǒng)構建動態(tài)的訪問控制列表，用戶的驗證后上網(wǎng)流量、上線時間下線時間等參數(shù)都要受到認證服務器監(jiān)控。認證系統(tǒng)和RADIUS服務器之間是通過EAP協(xié)議進行通信的。
校園網(wǎng)認證的步驟如下：
用戶啟動電腦時，打開認證客戶端程序(Supplicant)，然后輸入認證賬號和密碼，向所連接的交換機發(fā)出認證請求報文，開始認證過程。
交換機接收到認證客戶端發(fā)出的認證請求數(shù)據(jù)幀后，將發(fā)送一個請求幀給客戶端，要求客戶端把用戶名發(fā)過來。認證客戶端響應交換機發(fā)出的請求，將用戶名通過數(shù)據(jù)幀發(fā)送給交換機，交換機將該數(shù)據(jù)幀經(jīng)過封包處理后發(fā)送給RADIUS認證服務器進行處理。
RADIUS認證服務器收到交換機轉(zhuǎn)發(fā)過來的用戶名信息數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過解包，將該信息與數(shù)據(jù)庫中的用戶名相比對，然后找到該用戶名相對應的口令信息，用隨機生成的一個加密字對口令進行加密處理，同時把這個加密字發(fā)送給交換機，由交換機傳送給客戶端。
客戶端收到由交換機傳過來的加密字后，用該加密字對用戶所輸入的密碼進行加密處理，然后將加密過的口令信息再上傳給交換機發(fā)給RADIUS認證服務器。
RADIUS認證服務器將收到的客戶端加密后的口令信息和自己經(jīng)過加密后的口令信息相比較，如果相同，說明用戶名密碼一致，該用戶為合法用戶，返回認證成功消息，并向交換機發(fā)出打開端口的指令，允許用戶通過該端口訪問網(wǎng)絡。
第三方開發(fā)接口分析
一卡通系統(tǒng)的第三方接口分第三方服務端和客戶端調(diào)用DLL兩部分組成，服務端和客戶端之間通過TCP/IP協(xié)議進行通訊。一卡通系統(tǒng)提供了第三方調(diào)用的標準DLL供客戶端調(diào)用，開發(fā)人員可用標準的C++或者C#開發(fā)語言調(diào)用接口，一卡通系統(tǒng)提供的第三方接口，不僅支持最重要的一卡通扣費功能，還支持查詢用戶，獲取用戶詳細資料，檢查用戶白名單，查詢用戶消費記錄等其他功能。
認證系統(tǒng)的第三方接口分服務端和客戶端兩部分，服務端和客戶端之間通過TCP/IP協(xié)議進行通訊。繳費系統(tǒng)調(diào)用的是第三方開發(fā)接口的客戶端部分。認證系統(tǒng)提供了第三方調(diào)用的標準DLL供客戶端調(diào)用，開發(fā)人員可用標準的C++或者C#開發(fā)語言調(diào)用接口，認證系統(tǒng)提供的第三方接口，不僅能實現(xiàn)向認證系統(tǒng)中的用戶充值，還能支持開戶、查詢用戶、修改用戶、暫停用戶、恢復用戶、查詢用戶上網(wǎng)記錄等其他功能。
校園網(wǎng)繳費系統(tǒng)設計
系統(tǒng)功能設計
由于校園網(wǎng)認證系統(tǒng)和一卡通系統(tǒng)均支持第三方接口，繳費系統(tǒng)通過與兩個系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)扣費充值一條龍服務，如圖1所示。
圖1 繳費系統(tǒng)關系圖
校園網(wǎng)繳費流程如下：
1. 繳費系統(tǒng)與一卡通系統(tǒng)第三方接口服務器建立連接，如發(fā)現(xiàn)連接不暢，則提示網(wǎng)絡不通，禁止繳費；
2. 繳費系統(tǒng)與校園網(wǎng)認證系統(tǒng)建立連接，如發(fā)現(xiàn)連接不暢，則提示網(wǎng)絡不通，禁止繳費；
3. 繳費用戶把校園卡放置在讀卡器上面；
4. 繳費系統(tǒng)讀取校園卡的物理卡號，通過一卡通第三方接口，獲取繳費用戶的資料，如卡號、學號、姓名、所在學院，卡上余額等；
5. 繳費系統(tǒng)通過校園網(wǎng)認證系統(tǒng)第三方接口，根據(jù)獲取到的學號，查詢跟學號對應的認證賬號，如果查詢不到，則提示用戶賬號不存在；
6. 繳費系統(tǒng)驗證已存在的認證賬號狀態(tài)，包括是否被禁用、網(wǎng)絡費是否到期等，并給出相應提示；
7. 用戶輸入詳細的個人資料，并選擇繳納網(wǎng)費套餐(一次性繳半年或者一次性繳一年)；
8. 繳費系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的繳費套餐，計算用戶待扣的金額，并通過一卡通第三方接口，檢查用戶卡上余額是否足夠繳納網(wǎng)絡費；
9. 繳費系統(tǒng)向一卡通系統(tǒng)發(fā)送扣費指令，一卡通扣費成功后，把成功扣除金額信息通過第三方接口服務器提交給繳費系統(tǒng)；
10. 繳費系統(tǒng)收到扣款成功的消息后，再通過第三方接口發(fā)送指令給校園網(wǎng)認證系統(tǒng)，給校園網(wǎng)賬號充值；
11. 繳費系統(tǒng)給校園網(wǎng)賬號充值成功后，并把充值后的信息以小票打印的形式給用戶；
開發(fā)框架設計
校園網(wǎng)繳費系統(tǒng)使用Visual Studio.Net 2008作為開發(fā)工具，使用C#作為開發(fā)語言，Sql Server 2000作為開發(fā)數(shù)據(jù)庫，基于.NetFramework 2.0的C/S架構應用系統(tǒng)。
校園網(wǎng)繳費系統(tǒng)使用的框架是由我們自主研發(fā)的.Net開發(fā)框架，具有一定的創(chuàng)新性，框架總體架構如圖2所示。
圖2 開發(fā)框架設計圖
Common：基礎框架工具庫(共用層)，提供最基礎的功能接口給各層調(diào)用；
SqlServerHelper、OralcleHelper：調(diào)用Sql Server、Oracle數(shù)據(jù)庫工具庫，執(zhí)行Sql語句、存儲過程等；
DBHelper：抽象數(shù)據(jù)庫層，供BLL層調(diào)用，無需關心底層是如何調(diào)用何種類型的數(shù)據(jù)庫；
BLL：業(yè)務層，提供接口給頁面層調(diào)用；
NetworkApplyClient：繳費客戶端，跟用戶交互的界面都在此層；
WinUtility：窗口輔助層，提供一些公用的接口給交互界面層調(diào)用，例如自定義控件等。
測試與運行
本系統(tǒng)設計完成運行情況如下：
1.校園網(wǎng)用戶把校園卡放到讀卡器上，點擊“讀取校園卡信息”按鈕，系統(tǒng)讀取到一卡通系統(tǒng)的信息以及校園網(wǎng)認證系統(tǒng)的對應信息，如圖3所示：
圖3 讀取一卡通和認證系統(tǒng)信息
2.用戶核對完信息后，在“續(xù)費選擇”下拉菜單中選擇用戶需要續(xù)費的套餐類型；
3.用戶輸入校園卡的消費密碼；
4.點擊“續(xù)費”按鈕，有彈出對話框提示，點擊“是”執(zhí)行扣費，如圖4所示：
圖4 扣費界面
5.繳費成功之后，會彈出對話框顯示續(xù)費結(jié)果以及網(wǎng)絡使用期限，在“操作結(jié)果”欄顯示續(xù)費操作的執(zhí)行結(jié)果，如圖5所示：
圖5 繳費完成后的提示
系統(tǒng)上線后，用戶服務部門就不再直接收到現(xiàn)金了，用戶數(shù)據(jù)也直接從原一卡通系統(tǒng)提取，大大降低了勞動強度，減少了輸入差錯，提高了工作效率，提升了用戶服務質(zhì)量。系統(tǒng)自2010年6月上線以來，總共處理了2萬筆左右的交易，高峰期時每天可完成400筆交易。在原手工加現(xiàn)金流模式下，處理每一筆繳費，需耗時半個小時，繳費系統(tǒng)上線后，每筆繳費完成只需5分鐘，大大縮短用戶服務時間。
更重要的是，自助繳費系統(tǒng)可以24小時提供繳費服務，且用戶交易的流水賬可在一卡通系統(tǒng)上查到，充值記錄可在認證系統(tǒng)上查到，便于兩個系統(tǒng)的對賬工作。由此可見，校園網(wǎng)自助繳費系統(tǒng)對高校數(shù)字化校園建設具有重要的實踐意義。
(作者單位為華南農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代教育技術中心)
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