基于Web Services的异构系统信息交换模型研究
摘要
现在企业对信息系统的依赖程度越来越高，但是由于信息孤岛的存在，使封闭在各个“孤岛”中的信息无法交换与共享，所以信息系统的作用也由最开始的促进企业发展，变成了约束和制约企业业务发展。如何让所拥有的信息发挥出最大的价值，如何实现数据顺畅的流通和充分的共享，成为困扰信息化企业领导的大问题。解决企业这一问题的方案有两种，一种是从长远考虑，综合各部门业务流程重新开发一套完整的业务系统，这需要在时间、物力、财力方面投入较大成本；另外一种是考虑从实际出发、快速地显示收益，在现有系统的基础上进行异构数据库集成和数据交换，实现数据的共享。
本文针对东软信息学院运行的多个系统之间信息交换的需求和遇到的问题，做了深入的分析。在东软信息学院，与企业内部信息系统一样，也存在着不同职能系统之间、新老系统之间的“信息孤岛”问题，像学生信息、成绩信息、教师部分信息等许多公共信息都有信息交换的需要，但由于系统的封闭性，导致数据不能直接交换，在现实中只能通过各种人工途径来完成对信息的交换，由此存在着数据重复采集，工作量增加、工作效率降低等问题。在技术方面，各个信息系统分布在不同的地理位置，每个信息系统所使用的开发语言、数据库管理系统、具体数据库的表结构的设计都各不相同，并且每个系统都有其重要的实际功能。这就要求新的模型不能影响原有的系统的运行，并且要克服复杂的网络条件，能够在不改变现有防火墙设置的基础上达到安全的信息交换的目的。
基于以上考虑，本文提出了DEM(Data Exchange Model，数据交换模型)模型，通过使用XML和Web Services技术，完成分布式异构系统之间的信息交换。DEM模型可以在不对原有系统作较大改变的基础上，增加Web Services接口，提供数据交换服务。
DEM的核心部分包括Web Services服务器的搭建和服务的发布、客户端对Web Services的调用及信息接收、数据标准的确定、XML和关系数据库之间的转化、XML的加密、解密和传输的方法，主要利用XML和Web Services的技术特点，结合东软信息学院的内部具体需求，完成了整个框架模型的设计。在DEM中，有Web Services的提供者和使用者两种角色，现实中的所有系统都是这两种角色的复合，提供者通过Web Services对外发布信息，使用者调用Web Services获取其他系统中的信息。为了解决异构数据库的问题，提供者和使用者都要遵守同一数据标准，在网络中通过SOAP使用XML的方式传输数据，本文中使用Schema描述数据标准。提供者从数据库中取得数据，并将其转化为XML，然后根据选项，确定是否要对XML进行加密，最后将XML传送给使用者；使用者调用Web Services，接受提供者发送的XML，并对其进行解密和解析以及相关处理，并根据实际情况作相关数据库化处理。
在实现方面，本文选用了Java平台，采用Apache的Axis开源框架对模型进行了实现。
The dependence of business enterprise to the information system is more and more high now, but the information can't be exchanged and shared because of the existence of the information isolated island. The information system helped the development of the business enterprise but now it changed to the opposite.
How to make the information own the biggest value and how to exchange and share the data expediently become the great problems. There are two kinds of solutions,one is to develop a new solution completely which costs lots of time, money and material resources. The other is to rebulid the system which is being used to exchange and share data with other systems.
This paper is based on the demands in NEU-IIT which is to exchange and share data among different information systems.In NEU-IIT, just like the information systems in business enterprise, there are different internal information systems which are isolated islands. Lots of public information like student information, teacher information and so on are required by these different systems. The data can't be exchanged directly because of the isolation of the existed systems and all the affairs concerned are carried out manually,not by computer. But there are many problems such as duplicated data collection, increased work and decreased work efficiency.
In the technique aspect, different information system distributes in different geography position. The programming language, the database management system and the design of the database in different information systems are completely different. Each system is important, so the new model should not effect the original system and must be able to exchange information safely in the complex network conditions, not changing the configuration of the existing firewalls.
Considering the topices above, this paper discusses the DEM data exchange model which is to do the information exchange among the heterogeneous systems, using the XML and Web Services technology. The DEM model adds the Web Services interface to provide the data exchange service without too many changes to the origional system.
The kernel parts of DEM include the configuration of Web Services server and the publication of the services, the calling to the Web Services from the client, the acknowledgement of the data format standard, the transformation between XML and relational database management system, the encryption and decryption, the method of data transportation. Based on the technology of XML and Web Services, considering the internal demands of NEU-IIT, this paper discusses the design and realization of the DEM framework model.
There are two kinds of roles in the DEM, one is Web Services provider and the other is Web Services user. In the reality, each information system can be regarded as one of the two roles or both. The provider gets data from database and transforms it into XML, and to encrypt the XML according to the option and transports the XML to the user. The user calls the Web Services from the server, receives the XML from the provider, decrypts and parses the XML according the option, deals with the data and saves it to the database according to the actual circumstance.
In the aspects of realization, this paper selects the Java platform and uses Apache Axis framework to realize the DEM model.
本文针对东软信息学院运行的多个系统之间信息交换的需求和遇到的问题，做了深入的分析。在东软信息学院，与企业内部信息系统一样，也存在着不同职能系统之间、新老系统之间的“信息孤岛”问题，像学生信息、成绩信息、教师部分信息等许多公共信息都有信息交换的需要，但由于系统的封闭性，导致数据不能直接交换，在现实中只能通过各种人工途径来完成对信息的交换，由此存在着数据重复采集，工作量增加、工作效率降低等问题。在技术方面，各个信息系统分布在不同的地理位置，每个信息系统所使用的开发语言、数据库管理系统、具体数据库的表结构的设计都各不相同，并且每个系统都有其重要的实际功能。这就要求新的模型不能影响原有的系统的运行，并且要克服复杂的网络条件，能够在不改变现有防火墙设置的基础上达到安全的信息交换的目的。
基于以上考虑，本文提出了DEM(Data Exchange Model，数据交换模型)模型，通过使用XML和Web Services技术，完成分布式异构系统之间的信息交换。DEM模型可以在不对原有系统作较大改变的基础上，增加Web Services接口，提供数据交换服务。
DEM的核心部分包括Web Services服务器的搭建和服务的发布、客户端对Web Services的调用及信息接收、数据标准的确定、XML和关系数据库之间的转化、XML的加密、解密和传输的方法，主要利用XML和Web Services的技术特点，结合东软信息学院的内部具体需求，完成了整个框架模型的设计。在DEM中，有Web Services的提供者和使用者两种角色，现实中的所有系统都是这两种角色的复合，提供者通过Web Services对外发布信息，使用者调用Web Services获取其他系统中的信息。为了解决异构数据库的问题，提供者和使用者都要遵守同一数据标准，在网络中通过SOAP使用XML的方式传输数据，本文中使用Schema描述数据标准。提供者从数据库中取得数据，并将其转化为XML，然后根据选项，确定是否要对XML进行加密，最后将XML传送给使用者；使用者调用Web Services，接受提供者发送的XML，并对其进行解密和解析以及相关处理，并根据实际情况作相关数据库化处理。
在实现方面，本文选用了Java平台，采用Apache的Axis开源框架对模型进行了实现。
The dependence of business enterprise to the information system is more and more high now, but the information can't be exchanged and shared because of the existence of the information isolated island. The information system helped the development of the business enterprise but now it changed to the opposite.
How to make the information own the biggest value and how to exchange and share the data expediently become the great problems. There are two kinds of solutions,one is to develop a new solution completely which costs lots of time, money and material resources. The other is to rebulid the system which is being used to exchange and share data with other systems.
This paper is based on the demands in NEU-IIT which is to exchange and share data among different information systems.In NEU-IIT, just like the information systems in business enterprise, there are different internal information systems which are isolated islands. Lots of public information like student information, teacher information and so on are required by these different systems. The data can't be exchanged directly because of the isolation of the existed systems and all the affairs concerned are carried out manually,not by computer. But there are many problems such as duplicated data collection, increased work and decreased work efficiency.
In the technique aspect, different information system distributes in different geography position. The programming language, the database management system and the design of the database in different information systems are completely different. Each system is important, so the new model should not effect the original system and must be able to exchange information safely in the complex network conditions, not changing the configuration of the existing firewalls.
Considering the topices above, this paper discusses the DEM data exchange model which is to do the information exchange among the heterogeneous systems, using the XML and Web Services technology. The DEM model adds the Web Services interface to provide the data exchange service without too many changes to the origional system.
The kernel parts of DEM include the configuration of Web Services server and the publication of the services, the calling to the Web Services from the client, the acknowledgement of the data format standard, the transformation between XML and relational database management system, the encryption and decryption, the method of data transportation. Based on the technology of XML and Web Services, considering the internal demands of NEU-IIT, this paper discusses the design and realization of the DEM framework model.
There are two kinds of roles in the DEM, one is Web Services provider and the other is Web Services user. In the reality, each information system can be regarded as one of the two roles or both. The provider gets data from database and transforms it into XML, and to encrypt the XML according to the option and transports the XML to the user. The user calls the Web Services from the server, receives the XML from the provider, decrypts and parses the XML according the option, deals with the data and saves it to the database according to the actual circumstance.
In the aspects of realization, this paper selects the Java platform and uses Apache Axis framework to realize the DEM model.
引文
① 张友生、徐锋，系统分析师技术指南，清华大学出版社，2004年9月，206-215
② [美]Peter G．Aitken，微软XML技术指南，中国电力出版社，2003年8月，29-30
③ http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-matters/part7/index.html
④ Beniot Marchal，XML示例程序导学(第二版)，清华大学出版社，2002年9月，179-180
⑤ 飞思科技产品研发中心，Java Web服务应用开发详解，电子工业出版社，2002年4月，79-122
⑥ http://www.pconline.com.cn/pcedu/empolder/wz/xml/0412/509762.html
⑦ 魏楚元，Web Services体系结构与实现机制探讨，航空计算技术，2003年第3期，101
⑧ 同[1]，94-121
⑨ 夏昊翔，应用于B2B电子商务的语义Web Services适应性分散式搜索技术研究，2003年3月，6
① http://www.xshweb.com/keyword/100/100014.html
② 飞思科技产品研发中心，Java Web服务应用开发详解，电子工业出版社，2002年4月，4-5
③ 张桂元，贾燕枫．Eclipse开发入门与项目实践，人民邮电出版社，2006年1月，2-3
④ 魏涛、蒋本珊，Apache Axis1.1中SOAP消息序列化反序列化机制初探，计算机应用，2004年第1期，115
⑤ 张日翟等，Oracle9i中文版基础教程，清华大学出版社，2003年1月，3-5
⑥ 赵松涛，Oracle9i中文版入门与提高，人民邮电出版社，2003年4月，3-10
⑦ 黄镝，异构数据库的跨库检索技术综述，图书情报工作，2003年6月，55-58
① 周航霞等，基于XML数据安全交换的方法，计算机应用研究，2006年第4期，56-58
② http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-seclay2/index.html
[1] 张友生，徐锋．系统分析师技术指南[M]．北京：清华大学出版社，2004：206-215．
[2](美)Peter GAitken．微软XML技术指南[M]．北京：中国电力出版社，2003：29-30．
[3] http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-matters/part7/index.html..
[4] BeniotMarchal．XML示例程序导学[M]．北京：清华大学出版社，2002：179-180．
[5] 飞思科技产品研发中心．Java Web服务应用开发详解[M]．北京：电子工业出版社，2002：79-81．
[6] http://www.pconline.com.cn/pcedu/empolder/wz/xml/0412/509762.html.
[7] 魏楚元．Web Services体系结构与实现机制探讨[J]．航空计算技术，2003，23(2)：101．
[8] 夏昊翔．应用于B2B电子商务的Web Services适应性分散式搜索技术研究．2003：6．
[9] http://www.xshweb.com/keyword/100/100014.html.
[10] 张桂元，贾燕枫．Eclipse开发入门与项目实践[M]．北京：人民邮电出版社，2006：2-3．
[11] 魏涛，蒋本珊．Apache Axis1.1中SOAP消息序列化反序列化机制初探[J]．计算机应用，2004，27(3)：115．
[12] 张日翟，等．Oracle9i中文版基础教程[M]．北京：清华大学出版社，2003：3-5．
[13] 赵松涛．Oracle9i中文版入门与提高[M]．北京：人民邮电出版社，2003：3-10．
[14] 黄镝．异构数据库的跨库检索技术综述忉．图书情报工作，2003，27(6)：55-58．
[15] 周航霞，等．基于XML数据安全交换的方法[J]．计算机应用研究，2006．26(4)：56-58．
[16] http://www-128.ibm.corn/developerworks/cn/xml/x-seclay2/index.html.
[17] 朱夏，王茜．异构系统间数据交换模型的设计与实现[J]．东南大学学报，2006，36(3)：227-228．
[18] 刘宁，谭三．Web服务中的XML数据过滤方法[J]．西华大学学报，2006，25(1)：31-32．
[19] 于建军，孙鹏．一种Web Services动态调用框架的设计与实现[J]．计算机工程．2006，32(2)：119-121．
[20] 王晓洁，朱清新．基于XML／Web服务的分布式电子商务系统的研究[J]．计算机技术与发展，2006，16(3)：195-197．
[21] 吴永春．XML数据存储方法研究与应用[J]．计算机技术与发展，2006，16(2)：140-141．
[22] 马晓燕，曹宝香．一种基于XML的数据集成方案及其关键技术[J]．计算机与现代化，2006，127(3)：71-73．
[23] 杨宏英，林长松．异构数据集成系统的应用模式与技术实现[J]．微电子学与计算机，2006，23(8)：71-73．
[24] 黄九梅，等．Web Services客户端的实现与性能分析[J]．信息科技与现代服务，2006，9：148-149．
[25] 杨军，等．应用AXIS进行网格服务开发[J]．微电子与计算机，2006，23(7)：31-32．
[26] 刘芳．基于Web Services的分布式教务管理信息系统的设计[J]．制造与设计，2005，2：103-131．
[27] 冯志慧，闾素红．Web服务与XML解析[J]．长春师范大学学报(自然科学版)，2006，25(2)：59．
[28] 范新灿，等．基于SOA的Web Services扩展研究[J]．福建电脑，2006，2：69．
[29] 吕希艳，张润彤．基于SOA的企业信息资源整合[J]．中国科技论坛，2006，2：103-104．
[30] 王伟达，等．关系数据库与XML的双向数据传输的机制与实现[J]．计算机应用研究，2005，2：165．
[31] 曹颖，苏锦海．基于XML的信息加密方法及其实现[J]．计算机工程与设计，2006，27(6)：1045-1047．
[32] 郝黎明，等．远程数据库访问与数据传输安全技术研究[J]．计算机应 用与软件，2006，23(3)：15-16．
[33] 何成万，闵华清．一个基于Java和XML的Web应用软件开发模型研究[J]．计算机应用，2003，21(8)：81．
[34] 许国艳．J2EE平台上基于Web Services的数据集成研究[J]．计算机工程与设计，2006，27(10)：1791-1792．
[35] SOAP协议规范中文版[EB]．www.cn-java.com.2005．
[36] 演示结构化数据的安全交换[EB]．www-128.ibm.com.
[37] IBM. XML. Schema[DB/OL]. http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/xml/-cert/part6/index.shtml.2003.
[38] Paul Grefen, 等. An analysis of web services support for dynamic business process outsourcing. Information and Software Technology[J], 2006, 48: 1116-1119.
[39] Goncalo, 等. A Simple Model and a Distributed architechture for realizing one-stop e-government. Electronic Commerce Research and Applications[J], 2006, 127: 1-3.
[40] Woongsup kim, 等. WSCPC: An architechture using semantic web services for collaborative product commerce[J]. Computers In Industry, 2006, 57: 787-796.
[41] Minder Chen, 等. Empowering collaborative commerce with Web services enabled business process management systems[J]. Decision Support Systems, 2006, 43: 17-19.
[42] UC Son Diego, 等. Specification and verification of dam-driven Web applications[J]. Journal of Computer and System Science, 2006, 31: 1-3.
[43] Sinuhe Arroyo, 等. Patterns of message interchange in decoupled hypermedia systems[J]. Journal of Network and computer Applications, 2006, 22: 395-401
[44] Lin Padgham, 等, Internet collaboration and service composition as a loose form of teamwork[J]. Journal of Network and computer Applications, 2006, 43: 869-872.
[45] Jan Woerner, 等. A security architecture integrated co-operative engineering platform for organised model exchange in a Digital Factory environment[J]. Computers In Industry, 2005, 56: 347-360.
② [美]Peter G．Aitken，微软XML技术指南，中国电力出版社，2003年8月，29-30
③ http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-matters/part7/index.html
④ Beniot Marchal，XML示例程序导学(第二版)，清华大学出版社，2002年9月，179-180
⑤ 飞思科技产品研发中心，Java Web服务应用开发详解，电子工业出版社，2002年4月，79-122
⑥ http://www.pconline.com.cn/pcedu/empolder/wz/xml/0412/509762.html
⑦ 魏楚元，Web Services体系结构与实现机制探讨，航空计算技术，2003年第3期，101
⑧ 同[1]，94-121
⑨ 夏昊翔，应用于B2B电子商务的语义Web Services适应性分散式搜索技术研究，2003年3月，6
① http://www.xshweb.com/keyword/100/100014.html
② 飞思科技产品研发中心，Java Web服务应用开发详解，电子工业出版社，2002年4月，4-5
③ 张桂元，贾燕枫．Eclipse开发入门与项目实践，人民邮电出版社，2006年1月，2-3
④ 魏涛、蒋本珊，Apache Axis1.1中SOAP消息序列化反序列化机制初探，计算机应用，2004年第1期，115
⑤ 张日翟等，Oracle9i中文版基础教程，清华大学出版社，2003年1月，3-5
⑥ 赵松涛，Oracle9i中文版入门与提高，人民邮电出版社，2003年4月，3-10
⑦ 黄镝，异构数据库的跨库检索技术综述，图书情报工作，2003年6月，55-58
① 周航霞等，基于XML数据安全交换的方法，计算机应用研究，2006年第4期，56-58
② http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-seclay2/index.html
[1] 张友生，徐锋．系统分析师技术指南[M]．北京：清华大学出版社，2004：206-215．
[2](美)Peter GAitken．微软XML技术指南[M]．北京：中国电力出版社，2003：29-30．
[3] http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-matters/part7/index.html..
[4] BeniotMarchal．XML示例程序导学[M]．北京：清华大学出版社，2002：179-180．
[5] 飞思科技产品研发中心．Java Web服务应用开发详解[M]．北京：电子工业出版社，2002：79-81．
[6] http://www.pconline.com.cn/pcedu/empolder/wz/xml/0412/509762.html.
[7] 魏楚元．Web Services体系结构与实现机制探讨[J]．航空计算技术，2003，23(2)：101．
[8] 夏昊翔．应用于B2B电子商务的Web Services适应性分散式搜索技术研究．2003：6．
[9] http://www.xshweb.com/keyword/100/100014.html.
[10] 张桂元，贾燕枫．Eclipse开发入门与项目实践[M]．北京：人民邮电出版社，2006：2-3．
[11] 魏涛，蒋本珊．Apache Axis1.1中SOAP消息序列化反序列化机制初探[J]．计算机应用，2004，27(3)：115．
[12] 张日翟，等．Oracle9i中文版基础教程[M]．北京：清华大学出版社，2003：3-5．
[13] 赵松涛．Oracle9i中文版入门与提高[M]．北京：人民邮电出版社，2003：3-10．
[14] 黄镝．异构数据库的跨库检索技术综述忉．图书情报工作，2003，27(6)：55-58．
[15] 周航霞，等．基于XML数据安全交换的方法[J]．计算机应用研究，2006．26(4)：56-58．
[16] http://www-128.ibm.corn/developerworks/cn/xml/x-seclay2/index.html.
[17] 朱夏，王茜．异构系统间数据交换模型的设计与实现[J]．东南大学学报，2006，36(3)：227-228．
[18] 刘宁，谭三．Web服务中的XML数据过滤方法[J]．西华大学学报，2006，25(1)：31-32．
[19] 于建军，孙鹏．一种Web Services动态调用框架的设计与实现[J]．计算机工程．2006，32(2)：119-121．
[20] 王晓洁，朱清新．基于XML／Web服务的分布式电子商务系统的研究[J]．计算机技术与发展，2006，16(3)：195-197．
[21] 吴永春．XML数据存储方法研究与应用[J]．计算机技术与发展，2006，16(2)：140-141．
[22] 马晓燕，曹宝香．一种基于XML的数据集成方案及其关键技术[J]．计算机与现代化，2006，127(3)：71-73．
[23] 杨宏英，林长松．异构数据集成系统的应用模式与技术实现[J]．微电子学与计算机，2006，23(8)：71-73．
[24] 黄九梅，等．Web Services客户端的实现与性能分析[J]．信息科技与现代服务，2006，9：148-149．
[25] 杨军，等．应用AXIS进行网格服务开发[J]．微电子与计算机，2006，23(7)：31-32．
[26] 刘芳．基于Web Services的分布式教务管理信息系统的设计[J]．制造与设计，2005，2：103-131．
[27] 冯志慧，闾素红．Web服务与XML解析[J]．长春师范大学学报(自然科学版)，2006，25(2)：59．
[28] 范新灿，等．基于SOA的Web Services扩展研究[J]．福建电脑，2006，2：69．
[29] 吕希艳，张润彤．基于SOA的企业信息资源整合[J]．中国科技论坛，2006，2：103-104．
[30] 王伟达，等．关系数据库与XML的双向数据传输的机制与实现[J]．计算机应用研究，2005，2：165．
[31] 曹颖，苏锦海．基于XML的信息加密方法及其实现[J]．计算机工程与设计，2006，27(6)：1045-1047．
[32] 郝黎明，等．远程数据库访问与数据传输安全技术研究[J]．计算机应 用与软件，2006，23(3)：15-16．
[33] 何成万，闵华清．一个基于Java和XML的Web应用软件开发模型研究[J]．计算机应用，2003，21(8)：81．
[34] 许国艳．J2EE平台上基于Web Services的数据集成研究[J]．计算机工程与设计，2006，27(10)：1791-1792．
[35] SOAP协议规范中文版[EB]．www.cn-java.com.2005．
[36] 演示结构化数据的安全交换[EB]．www-128.ibm.com.
[37] IBM. XML. Schema[DB/OL]. http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/xml/-cert/part6/index.shtml.2003.
[38] Paul Grefen, 等. An analysis of web services support for dynamic business process outsourcing. Information and Software Technology[J], 2006, 48: 1116-1119.
[39] Goncalo, 等. A Simple Model and a Distributed architechture for realizing one-stop e-government. Electronic Commerce Research and Applications[J], 2006, 127: 1-3.
[40] Woongsup kim, 等. WSCPC: An architechture using semantic web services for collaborative product commerce[J]. Computers In Industry, 2006, 57: 787-796.
[41] Minder Chen, 等. Empowering collaborative commerce with Web services enabled business process management systems[J]. Decision Support Systems, 2006, 43: 17-19.
[42] UC Son Diego, 等. Specification and verification of dam-driven Web applications[J]. Journal of Computer and System Science, 2006, 31: 1-3.
[43] Sinuhe Arroyo, 等. Patterns of message interchange in decoupled hypermedia systems[J]. Journal of Network and computer Applications, 2006, 22: 395-401
[44] Lin Padgham, 等, Internet collaboration and service composition as a loose form of teamwork[J]. Journal of Network and computer Applications, 2006, 43: 869-872.
[45] Jan Woerner, 等. A security architecture integrated co-operative engineering platform for organised model exchange in a Digital Factory environment[J]. Computers In Industry, 2005, 56: 347-360.