建立教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想

建立教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想

TheAssumptiontobuildTheEducation

ManagementInformationSystem

InteroperabilityFramework楊琰華*余勝泉***北京師范大學(xué)信息學(xué)院教育技術(shù)系E-mail:yyhyang@263.net

**北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所E-mail:yusq@163.net缺乏教育管理信息系統(tǒng)的標準，造成了極大的數(shù)據(jù)冗余和資源浪費，難以實現(xiàn)資源共享與系統(tǒng)互操作。而僅僅對數(shù)據(jù)進行標準化，并不能根本解決不同系統(tǒng)之間互操作的問題。本文在參考美國學(xué)?；ゲ僮骺蚣埽⊿IF）的基礎(chǔ)上，提出了我國高等教育管理信息系統(tǒng)之間互操作的解決方案教育管理信息系統(tǒng)互操作框架（EMIF）。該方案旨在建立數(shù)據(jù)交換與互操作的標準，使框架內(nèi)的所有系統(tǒng)都能輕松地進行信息交換與使用。關(guān)鍵詞：教育管理信息系統(tǒng)互操作XML規(guī)范1引言隨著CERNET在全國高校和各級教育管理部門的普及，高等教育管理的信息化建設(shè)也被推上了一個新的臺階，基于Internet技術(shù)的校園網(wǎng)使得教育管理打破了原有的封閉、獨立的管理模式，開始向互聯(lián)、開放的體系轉(zhuǎn)變。盡管原有獨立的教育管理信息系統(tǒng)曾為教育管理的科學(xué)化作出過突出貢獻，但由于不同時期、不同部門開發(fā)的教學(xué)、財務(wù)、人事、設(shè)備、科研等單項管理系統(tǒng)互相封閉、各自獨立運行，造成了極大的數(shù)據(jù)冗余和資源浪費，難以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享。造成這種局面的一個重要原因就是缺乏教育管理信息系統(tǒng)的標準。由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛普及，缺乏標準而導(dǎo)致的一系列問題日益突出，成為了阻礙信息化發(fā)展的瓶頸。因此，教育管理信息系統(tǒng)的標準化研究也已經(jīng)被提到了重要的日程上來。2面臨的問題教育管理信息系統(tǒng)的標準化首要解決的問題就是如何保證學(xué)習(xí)資源的共享與系統(tǒng)互操作。學(xué)習(xí)資源共享是指一個學(xué)習(xí)對象可被多個學(xué)習(xí)系統(tǒng)利用；系統(tǒng)互操作是指多個系統(tǒng)及組件之間能夠交換與使用彼此的信息。對于學(xué)習(xí)資源共享來說，數(shù)據(jù)標準化是前提。在這方面，早在1991年原國家教委就開始了此項研究，頒布了普通高等學(xué)校的一系列管理基本信息集，對教育管理的數(shù)據(jù)交換起到了基本保障作用。但不同部門不同廠家開發(fā)的管理系統(tǒng)之間的互操作問題，一直沒有得到很好的解決。缺少管理信息系統(tǒng)互操作規(guī)范導(dǎo)致的后果目前，由于缺乏管理信息系統(tǒng)之間互操作的規(guī)范，已經(jīng)導(dǎo)致了如下一系列問題：>教育管理信息橫向交換與縱向傳輸?shù)睦щy由于缺乏數(shù)據(jù)交換的規(guī)范，學(xué)校內(nèi)部不同部門開發(fā)的教育管理信息系統(tǒng)（簡稱EMIS）之間不能進行數(shù)據(jù)交換，而學(xué)校之間學(xué)校與上級管理部門之間也不能直接傳遞數(shù)據(jù)，導(dǎo)致了教育管理信息橫向交換與縱向傳輸?shù)睦щy。>妨礙管理部門的科學(xué)決策由于信息傳輸困難，不能對教育管理信息進行比較分析，各級各類教育管理部門就難以作出相應(yīng)的正確決策，甚至還會對社會經(jīng)濟發(fā)展的決策作出帶來不良影響。重復(fù)建設(shè)，造成人力、資金的浪費由于系統(tǒng)之間的信息資源不能共享，同樣的數(shù)據(jù)需要錄入多次，同樣的系統(tǒng)功能也需要重復(fù)開發(fā)，這就極大的浪費了人力與資金，而我國的教育投入本來就相對不高，這種浪費對教育的發(fā)展實為不利。國內(nèi)解決系統(tǒng)間互操作問題的兩種方案比較雖然國內(nèi)缺少系統(tǒng)互操作方面的規(guī)范，但為了解決教育管理信息系統(tǒng)之間互操作問題，目前國內(nèi)還是出現(xiàn)了兩種解決方案，可是這兩種方案卻在很大程度上存在著不同弊端。2.2.1大一統(tǒng)的解決方案這種方案在軟件的采購上采用一刀切的辦法，要求所有的學(xué)校的教育管理機構(gòu)都采用由一個廠商開發(fā)的統(tǒng)一的軟件。這種方法在一定程度上保證了數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)上報的問題，但也存在以下弊端：耗資巨大，對原有已開發(fā)比較成熟的系統(tǒng)是一種浪費；我國地區(qū)發(fā)展不平衡，高校管理水平不一致，同類的軟件未必適合同類的學(xué)校；使用同一廠商的軟件，不利于市場競爭機制的發(fā)揮，不利于軟件水平的提高；>阻礙學(xué)校個性化管理的體現(xiàn)。2.2.2開發(fā)接口程序的方案這種方案是目前使用較多的一種解決辦法，雖然兩個系統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，但通過為數(shù)據(jù)交互編寫專用腳本，以使被提取數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌绦虻臄?shù)據(jù)庫能理解的格式，這樣也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交換，但是這種方案同樣存在諸多弊端：>軟件升級需重新編寫腳本，費時費錢大多數(shù)廠商也確實提供了應(yīng)用程序界面（API）存取數(shù)據(jù)，然而，API往往是專用接口并且要求專業(yè)知識，每次當軟件升級時，必須重新編寫腳本，這樣做既費時又費錢。>不適應(yīng)多個軟件間的互操作這種解決方案通常針對兩個軟件間的互操作，通常是由兩個廠商合作提供一致的數(shù)據(jù)接口，編寫點對點轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的腳本。然而，如果增加第三個應(yīng)用程序，也要使用它們的數(shù)據(jù)，就得分別編寫與這兩個程序間交互的腳本，如果再增加幾個，就會更加復(fù)雜。建立教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想的提出缺少互操作規(guī)范，導(dǎo)致了上述問題，而目前的解決方案又不能很好的解決問題，那么，當務(wù)之急，就是建立一種教育管理信息系統(tǒng)之間互操作的規(guī)范。那么，對系統(tǒng)之間的互操作建立規(guī)范具有可行性嗎？如果可行，應(yīng)該如何操作呢？針對這些問題，我們進行了廣泛的調(diào)研，終于從美國的學(xué)校互操作框架SIF（SchoolsInteroperabilityFramework）中找到了答案。SIF是由美國一些企業(yè)、組織發(fā)起的，針對美中學(xué)小學(xué)不同的學(xué)校管理軟件間互操作問題建立的一種解決方案。SIF的任務(wù)是為各種各樣的教育軟件提供互操作，也就是能夠使不同的軟件方便的進行數(shù)據(jù)共享、交換與更新。通過使用XML定義共同遵循的數(shù)據(jù)對象（如學(xué)生、教師）和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，就可以方便的進行軟件間的互操作。如果學(xué)校使用的軟件都支持SIF和XML,那么學(xué)校就可以針對不同的任務(wù)選擇合適的應(yīng)用程序。通過在一種應(yīng)用程序中插接另一種應(yīng)用程序模塊，還能創(chuàng)建更加靈活、強大的解決方案。利用XML這樣的中間格式，每個應(yīng)用程序都能維護自己的格式，只要它簡便、精確地把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成XML格式，或由XML格式轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)。通過對SIF的互操作機制的深入研究，我們發(fā)現(xiàn)，這種解決思路完全適用于解決我國教育管理信息系統(tǒng)的互操作問題，除了在數(shù)據(jù)對象的定義方面，由于國情不同不能照搬之外，SIF的框架結(jié)構(gòu)和報文規(guī)范都可以為我們提供極大的參考。參照學(xué)?；ゲ僮骺蚣埽⊿IF）解決問題的思路，我們提出了建立我國教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的設(shè)想。

3教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的描述教育管理信息系統(tǒng)互操作框架（EducationManagementInformationInteroperabilityFramework）,簡稱EMIF，是我們針對教育管理信息系統(tǒng)互操作問題提出的一個標準化的解決方案。該方案是通過制定EMIF規(guī)范，根據(jù)規(guī)范建立教育管理信息系統(tǒng)的互操作框架，并通過規(guī)范化的操作，實現(xiàn)教育管理信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。那么，互操作框架為什么能夠解決不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的問題？它看起來是什么樣的？它的內(nèi)部機制如何？這一框架應(yīng)該如何建立呢？這些就是下文將要回答的問題。XML在EMIF中的作用通常，數(shù)據(jù)存儲格式不同的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換需要編寫腳本來實現(xiàn)，那是因為沒有一種與平臺無關(guān)的、格式獨立的數(shù)據(jù)存儲方式存在。XML語言恰恰正是這樣一種語言，不但與平臺無關(guān)，而且還可以定制行業(yè)領(lǐng)域的標簽，非常適合作為一種獨立的數(shù)據(jù)交換格式。利用XML的這些優(yōu)點，可以建立教育管理信息系統(tǒng)的XML數(shù)據(jù)交換格式，數(shù)據(jù)存儲格式不同的系統(tǒng)之間要進行數(shù)據(jù)交換，只要先轉(zhuǎn)換成符合EMIF的XML格式，就可以進行數(shù)據(jù)交換了。不同的應(yīng)用系統(tǒng)要做的就是如何將自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合EMIF的XML數(shù)據(jù)，或?qū)ML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為自己的數(shù)據(jù)。EMIF的體系結(jié)構(gòu)EMIF是一種分布式聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，它的基本結(jié)構(gòu)是通過一臺區(qū)域集成服務(wù)器（ZIS）將一個區(qū)域內(nèi)的各個管理子系統(tǒng)聯(lián)系起來。各個子系統(tǒng)都創(chuàng)建各自的代理程序作為系統(tǒng)與ZIS的接口，代理程序之間并不直接圖1EMIF的一個區(qū)域（Zone）通信，而是通過ZIS間接通信，ZIS是所有代理程序的集成點。ZIS圖1EMIF的一個區(qū)域（Zone）舉一個典型事例，在一個學(xué)校內(nèi)，SIF使得不同廠商開發(fā)的應(yīng)用程序彼此相連，這些應(yīng)用程序包括學(xué)生管理系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)等，每個程序都有一個廠商提供的接口程序叫做“代理”。由于同一個學(xué)校共同使用這些應(yīng)用程序，因此使這些程序成為一個邏輯上實體有著非常重要的意義。這個實體看作是由一個ZIS控制下的一個“區(qū)域（Zone）”（見圖1）。EMIF可以有多個區(qū)域，各個區(qū)域的ZIS互聯(lián)可以使不同區(qū)域間實現(xiàn)互操作。盡管EMIF可以有不同的區(qū)域，但大量應(yīng)用程序之間需要共享數(shù)據(jù)這一點卻是相同的。EMIF在執(zhí)行上不考慮它的組成成員的復(fù)雜性，不管有多少個應(yīng)用程序，都是由一臺區(qū)域集成服務(wù)器（ZoneIntegrationServer，簡稱ZIS）將各個應(yīng)用程序相連。每個應(yīng)用程序需要創(chuàng)建各自的代理程序，用來與ZIS通信。ZIS和代理都支持EMIF規(guī)定的XML詞匯和語法，通過一種叫做“報文”的XML文檔的傳遞進行數(shù)據(jù)交換。3.3EMIF互操作機制EMIF內(nèi)各個子系統(tǒng)之間的互操作主要實現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)交換的功能：一個子系統(tǒng)獲取另一個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。一個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化時，其他共享其數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)也得到更新。EMIF根據(jù)這兩類功能創(chuàng)建了兩類數(shù)據(jù)傳遞模式。一個是“請求與應(yīng)答模式”，想要獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)向ZIS發(fā)出請求報文，ZIS傳遞給可以提供數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)向ZIS發(fā)回相應(yīng)的應(yīng)答報文，ZIS再將其返回給數(shù)據(jù)的請求者。另一個是“發(fā)布與預(yù)約模式”，一個系統(tǒng)向ZIS發(fā)出“預(yù)約”報文，預(yù)約某數(shù)據(jù)的更新信息，當被預(yù)約的數(shù)據(jù)所在系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新時，該系統(tǒng)要向ZIS發(fā)布“事件”報文，ZIS迅速將事件報文發(fā)送給預(yù)約者，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速更新。事實上，并不是任何子系統(tǒng)都可以隨意獲得另一個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及其更新信息，每個系統(tǒng)在加入EMIF時都需要經(jīng)過注冊，通過發(fā)出“注冊”報文，注冊自己在該區(qū)域惟一的標識符（ID）。如果決定將自己的

數(shù)據(jù)給別人共享，還必須發(fā)出“提供”報文，聲明自己可提供的數(shù)據(jù)?？梢?，EMIF需要定義多種類型的報文，除了上面涉及到的報文，還要定義確認報文是否接受的“通知”報文，定義取消注冊的報文，取消提供數(shù)據(jù)的報文。還有一種叫做“系統(tǒng)控制”的報文，該報文與別的報文不同，它本身并不攜帶數(shù)據(jù)信息，只包含子報文，這些子報文用來表示報文的發(fā)出者是否處于工作狀態(tài)，是否可以處理報文等，以便接收者控制是否向它繼續(xù)發(fā)送報文。EMIF定義的基本報文共11種。由于不同類型報文的處理是不同的，因此EMIF必須定義報文處理協(xié)議，以使不同報文表達的含義能夠被正確的理解與反饋。同時，為了保證報文傳遞的安全性，身份驗證、加密保護、訪問權(quán)限控制等手段的運用也是EMIF的重要內(nèi)容。作為報文的承載內(nèi)容的數(shù)據(jù)對象和事件對象的規(guī)定，以及報文的XML格式的規(guī)定，更是EMIF規(guī)范中不可或缺的組成部分。綜上所述，完整的EMIF規(guī)范應(yīng)該包含以上涉及的所有內(nèi)容，主要可以分為體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、報文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范。3.4EMIF的實施辦法要通過EMIF實現(xiàn)教育管理信息系統(tǒng)的互操作，需要開展以下工作：(1)制定一整套教育管理互操作規(guī)范，包括EMIF體系結(jié)構(gòu)、報文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范。(2)將一個區(qū)域內(nèi)的多個管理系統(tǒng)共同組成一個EMIF區(qū)域，開發(fā)一個作為中介的區(qū)域集成服務(wù)系統(tǒng)(ZIS)。(3)開發(fā)各個應(yīng)用程序的代理程序，代理的功能是能夠?qū)⒏髯缘臄?shù)據(jù)對象轉(zhuǎn)換為EMIF定義的XML報文格式，并能夠讀懂XML報文，根據(jù)報文內(nèi)容更新數(shù)據(jù)。完成這些工作之后，才能按照EMIF規(guī)范進行系統(tǒng)之間的互操作。由此可見，制定規(guī)范還只是解決互操作問題的第一步。目前我們的工作就是首先制定這樣一個規(guī)范。那么EMIF規(guī)范究竟應(yīng)該怎樣制定呢？下面我們將分別就EMIF體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、報文規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范的內(nèi)容來闡述我們對EMIF規(guī)范內(nèi)容的設(shè)想。4EMIF體系結(jié)構(gòu)規(guī)范根據(jù)前面對EMIF體系結(jié)構(gòu)的分析可以看出，EMIF的體系結(jié)構(gòu)的實質(zhì)應(yīng)該是一個開放性的概念模型。由一臺ZIS將一個區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過ZIS與各子系統(tǒng)的代理之間的報文傳遞實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。各個EMIF區(qū)域之間的ZIS聯(lián)網(wǎng)，通過ZIS之間報文的傳遞，實現(xiàn)區(qū)域間數(shù)據(jù)的交換。經(jīng)過這樣的擴展，EMIF的范圍可以小到學(xué)校，大到省市、甚至國家，只要遵循EMIF的規(guī)定，都可以成為框架的一部分，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的共享與互操作。4.1EMIF框架內(nèi)的子系統(tǒng)劃分4EMIF體系結(jié)構(gòu)規(guī)范根據(jù)前面對EMIF體系結(jié)構(gòu)的分析可以看出，EMIF的體系結(jié)構(gòu)的實質(zhì)應(yīng)該是一個開放性的概念模型。由一臺ZIS將一個區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過ZIS與各子系統(tǒng)的代理之間的報文傳遞實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。各個EMIF區(qū)域之間的ZIS聯(lián)網(wǎng)，通過ZIS之間報文的傳遞，實現(xiàn)區(qū)域間數(shù)據(jù)的交換。經(jīng)過這樣的擴展，EMIF的范圍可以小到學(xué)校，大到省市、甚至國家，只要遵循EMIF的規(guī)定，都可以成為框架的一部分，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的共享與互操作。4.1EMIF框架內(nèi)的子系統(tǒng)劃分雖然我們說過EMIF不去考慮組成一個區(qū)域的子系統(tǒng)究竟有哪些，但對可能存在的子系統(tǒng)做出基本的劃分還是很有必要的。由于EMIF的最終目的是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，那么統(tǒng)一的XML數(shù)據(jù)對象格式是交換的前提，而要確定統(tǒng)一數(shù)據(jù)對象，首先要確定數(shù)據(jù)對象的種類，這就需要先按照功能對子系統(tǒng)進行分類，進而確定每類子系統(tǒng)使用的主要的數(shù)據(jù)對象。另外，子系統(tǒng)的劃分有利于形成制定XML數(shù)據(jù)規(guī)范的工作組，同一類子系統(tǒng)的創(chuàng)建者可以成立一個工作組，制定相關(guān)的數(shù)據(jù)對象。參考SIF工作組的劃分，同時在對我國EMIS系統(tǒng)組高等學(xué)校EMIS體系結(jié)構(gòu)校園辦公網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)校綜合業(yè)務(wù)管理信息處理系統(tǒng)維護日常辦公日程安排管理信息公十卩申I子公告丿牌其他學(xué)校綜合1口息管理'招生管理教務(wù)管理I教職工信息管學(xué)生學(xué)籍管理圖書館管理總務(wù)管理科研管理系統(tǒng)I研究生管理系統(tǒng)1繼續(xù)教育管理系統(tǒng)其他系統(tǒng)報表信息交流I教學(xué)計劃管理學(xué)生選課管理開課管理排課管理考務(wù)管理教育資源庫管理畢業(yè)管理—寸德育I體衛(wèi)管理他-1［財務(wù)管理系統(tǒng)T校產(chǎn)管理口T住房管理」T儀器設(shè)備管理T機房管理一IT校辦產(chǎn)業(yè)管理其他數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)上報用戶管理數(shù)據(jù)維護數(shù)據(jù)交換圖2高等學(xué)校EMIS體系結(jié)構(gòu)參考模型成的調(diào)研基礎(chǔ)上，我們初步提出了一個高等學(xué)校EMIS的體系結(jié)構(gòu)參考模型(見圖2)，作為學(xué)校區(qū)域內(nèi)的EMIF子系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ)。這種分類是否科學(xué)還有待繼續(xù)討論。

4.2EMIF的基本概念EMIF涉及的基本概念主要包括：數(shù)據(jù)對象、事件對象的概念，數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑用鼙Ｗo、身份驗證、訪問控制等等。4.2.1對象與報文的概念在EMIF中，“對象”與“報文”是兩個最基本的概念，這也是EMIF的核心?！皩ο蟆卑〝?shù)據(jù)對象和事件對象。EMIF中可以交換的數(shù)據(jù)是通過一系列數(shù)據(jù)對象進行定義的。數(shù)據(jù)對象是定義可由一個或多個應(yīng)用程序管理的信息語義的模式。例如，StudentPersonal（學(xué)生個人數(shù)據(jù)），StudentschoolEnrollment（學(xué)生入學(xué)注冊），以及School（學(xué)校）都是數(shù)據(jù)對象。這些數(shù)據(jù)對象通過XML方式表示。事件對象簡稱“事件"，它表示對數(shù)據(jù)對象所定義信息的更改。例如，StudentAdd/Delet/Change（學(xué)生添力口/刪除/更改）事件可以是作用于StudentPersonal數(shù)據(jù)的動作，StudentschoolEnrollmentAdd/Delet/Change是StudentschoolEnrollment對象可能發(fā)生的動作，SchoolAdd/Delet/Change事件作用于School對象，以此類推。“報文”報文可以看作是數(shù)據(jù)對象和事件對象的載體，數(shù)據(jù)對象和事件對象必須放在報文中才能夠傳遞。報文同樣使用XML元素和屬性來表示。4.2.2數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ紼MIF框架內(nèi)系統(tǒng)之間的互操作的目的是各子系統(tǒng)能夠交換與使用彼此的數(shù)據(jù)，那么一方面是獲得對方的數(shù)據(jù)，另一方面是獲得數(shù)據(jù)后，需要隨時得到數(shù)據(jù)的更新信息，因此，EMIF的數(shù)據(jù)傳輸相應(yīng)就產(chǎn)生了以下兩種模式。（1）請求與應(yīng)答模式當一個應(yīng)用程序（即“請求者”）想要從一個數(shù)據(jù)對象那里收集數(shù)據(jù)時，首先需要發(fā)送一個請求報文給ZIS。這個請求中可以指定數(shù)據(jù)的提供者（即某個應(yīng)用程序服務(wù)器），也可以不指定。如果報文中沒有指定提供者，那么ZIS也可以為這一數(shù)據(jù)請求尋找默認的提供者。任何應(yīng)用程序服務(wù)器都可以成為數(shù)據(jù)的提供者，但首先必須向ZIS進行登記。而一個數(shù)據(jù)對象只能有一個數(shù)據(jù)提供者，因此，先登記的程序可以搶先成為某數(shù)據(jù)提供者。想要提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序代理首先使用登記報文（EMIF-Register）在ZIS中登記，得到一個統(tǒng)一的標識符，然后使用提供報文（EMIF-Provide）,將自己可以提供的數(shù)據(jù)對象告知ZIS，經(jīng)過ZIS的確認，可以成為該數(shù)據(jù)的提供者。ZIS在收到數(shù)據(jù)請求時，根據(jù)已有的登記可以迅速找到數(shù)據(jù)的提供者，將數(shù)據(jù)請求發(fā)送給數(shù)據(jù)提供者。提供者也要將應(yīng)答報文（EMIF-Response）返回給ZIS，然后再由ZIS將應(yīng)答報文傳遞給最初發(fā)出數(shù)據(jù)請求的應(yīng)用程序。舉一個例子，假定一個學(xué)校內(nèi)的EMIF框架中包含學(xué)生管理系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)以及教學(xué)管理系統(tǒng)，如果后兩個系統(tǒng)需要從前一個系統(tǒng)獲取學(xué)生信息的數(shù)據(jù)，那么他們?nèi)咧g的報文傳遞過程是這樣的（見圖3）：登記：各系統(tǒng)的代理向ZIS發(fā)出登記報文，進行注冊，具有了各自的ID。代理3向ZIS發(fā)出“提供”報文，成為某數(shù)據(jù)對象的提供者（Provider）,Provider是該數(shù)據(jù)對象默認的應(yīng)答者（Responder）。代理1和代理2分別發(fā)出各自的請求報文，請求獲得某數(shù)據(jù)對象。ZIS根據(jù)已登記的提供者名單，找到數(shù)據(jù)的提供者為代理3，將請求報文發(fā)送給該代理3。代理3分別根據(jù)兩個數(shù)據(jù)請求報文的內(nèi)容，返回相應(yīng)的兩個應(yīng)答報文，送回ZIS，ZIS再將其轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的數(shù)據(jù)請求者。（2）發(fā)布與預(yù)約模式代理程序可以通過發(fā)布關(guān)于EMIF數(shù)據(jù)對象的添加、改變、刪除的事件報文來傳遞數(shù)據(jù)的更新信息。如果其他應(yīng)用程序需要隨時得到這些更新信息，就需要由代理程序進行預(yù)約。預(yù)約的方法就是發(fā)出一個或多個預(yù)約報文（EMIF-Subscribe）給ZIS。每當應(yīng)用程序發(fā)布事件后，ZIS都會將這一事件按照預(yù)約清單將這一事件發(fā)送給每個預(yù)約程序。這一更新數(shù)據(jù)的過程稱為事件報告生成。在上例中，數(shù)據(jù)更新的過程是這樣的（見圖4）：

圖4發(fā)布與預(yù)約模式代理1和代理2分別預(yù)約代理3中的某個數(shù)據(jù)對象；代理3中的數(shù)據(jù)對象的值發(fā)生改變時，會向ZIS發(fā)出一個表示數(shù)據(jù)變化的事件報文(EMIF-Event)。ZIS根據(jù)數(shù)據(jù)的預(yù)約情況將該事件報文傳遞給相應(yīng)的預(yù)約者。4.2.3安全保障策略EMIF的安全保障策略用來保護報文傳遞的安全，提供數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限等。主要有四個方面：加密保護(Encryption),身份驗證(Authentication),有效性驗證(Validation),以及訪問控制(AccessControl)。加密保護提供了這樣一種機制：只有特定的發(fā)送者和接收者可以看到報文的內(nèi)容。EMIF為代理提供的加密途徑是：代理在報文中告訴ZIS，它與ZIS之間通信要達到何種加密級別，ZIS的執(zhí)行必須保證該報文的傳遞途徑必須達到這種加密級別，而不去考慮使用何種加密方式。加密級別分為5個等級，分別規(guī)定各級別的加密要求。身份驗證的作用主要是確保報文的作者是實際的作者，它可以避免區(qū)域外的代理偽造報文來改變EMIF數(shù)據(jù)。為代理提供的身份驗證的途徑與加密保護的途徑類似，同樣是在報文中指出需要達到的身份驗證級別，由ZIS確保該驗證級別的實現(xiàn)。EMIF報文的有效性驗證是保證報文能夠正確識別的前提。有效的報文是符合EMIF報文規(guī)范的XML文檔。由于EMIF報文規(guī)范會隨著報文種類的增加以及報文內(nèi)容的改變做出新的調(diào)整，發(fā)布新的版本，因此代理程序和ZIS必須在報文中標識出使用報文規(guī)范的版本。我們計劃在EMIF規(guī)范的1.0版本中，根據(jù)EMIF報文規(guī)范的XML文檔類型定義(DTD)進行有效性驗證。EMIF還將對不同應(yīng)用程序的訪問權(quán)限進行控制。例如，一個EMIF管理員可以決定哪些應(yīng)用程序可以加入EMIF，它們可以提供或請求哪些數(shù)據(jù)對象，可以發(fā)布或預(yù)約哪些事件。這些策略的具體實現(xiàn)方法會在EMIF的報文規(guī)范中詳細說明。4.3EMIF體系結(jié)構(gòu)這一部分應(yīng)該主要闡明EMIF的基本結(jié)構(gòu)，對代理和ZIS命名的規(guī)定，數(shù)據(jù)對象、報文標識符的規(guī)定，代理應(yīng)該具備的功能以及ZIS應(yīng)該具備的功能等等。EMIF的基本結(jié)構(gòu)，前文已經(jīng)闡述的很多，這里不再贅述。對代理和ZIS命名的要求是：對于ZIS，要反映地區(qū)的名稱，對于代理，既要反映地區(qū)的名稱，又要反映應(yīng)用程序的功能。無論數(shù)據(jù)對象還是報文，必須有一個惟一的標識符來指代。我們將在規(guī)范中規(guī)定產(chǎn)生表示符的具體方法。代理的功能應(yīng)該主要包括：與ZIS建立連接，向ZIS提供事件信息，對數(shù)據(jù)請求進行反饋，根據(jù)事件報文更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，支持身份驗證與加密保護°ZIS的基本功能主要應(yīng)該包括：對代理或其他ZIS進行注冊，建立訪問控制列表，建立提供者與預(yù)約者數(shù)據(jù)庫，提供報文隊列服務(wù)等。5EMIF5EMIF報文規(guī)范如上文所述，系統(tǒng)之間的互操作是通過報文的傳遞來實現(xiàn)的。這就涉及到兩個方面的問題：一是報文如何傳遞，二是報文如何制作。關(guān)于報文傳遞，需要制定報文處理協(xié)議，即對不同的報文，應(yīng)該執(zhí)行怎樣的處理程序；關(guān)于報文如何制作，需要規(guī)定報文的格式。5.1報文處理協(xié)議報文處理協(xié)議是對報文傳遞過程中對報文進行處理的規(guī)則，EMIF框架內(nèi)的ZIS和所有應(yīng)用程序都應(yīng)該遵循這些協(xié)議。這些協(xié)議主要有：資格驗證：剛收到報文時，首先要驗證該代理是否有獲得報文所要求數(shù)據(jù)的資格。注冊：任何一個代理在使用EMIF前都要先進行注冊，默認的傳輸協(xié)議是HTTP協(xié)議，如果該代理想要使用其他傳輸協(xié)議，也可在注冊報文中聲明，ZIS將在與之通信時使用所需協(xié)議。數(shù)據(jù)提供聲明：一個代理要想讓某個數(shù)據(jù)對象為其他程序所共享，需要向ZIS發(fā)出提供報文(EMIF_Provide),如果想取消該數(shù)據(jù)對象的共享，可以使用取消提供報文(EMIF_Unprovide)。數(shù)據(jù)預(yù)約：如果一個代理需要得到某個數(shù)據(jù)對象隨時更新的信息，則首先要向ZIS發(fā)出預(yù)約報文，登記預(yù)約的數(shù)據(jù)對象。如果要取消預(yù)約，則使用取消預(yù)約報文(EMIF_Unsubscription)。事件報告：如果一個代理程序的某一數(shù)據(jù)對象發(fā)生了變化，需要向ZIS發(fā)出事件報文(EMIF_Event)表明該對象的變化，這樣ZIS才可以根據(jù)預(yù)約情況及時將該報文傳遞給需要知道這一變化的代理程序。請求協(xié)議：代理程序可以通過請求報文(EMIF_Request)向ZIS提出對某種信息的索取需要，如果該報文中指明了對方代理的標識符，則ZIS可以在驗證資格通過后將報文傳遞給對方代理，如果報文中并未指出代理的標識符，則ZIS可以根據(jù)數(shù)據(jù)對象進行檢索，查出可提供該數(shù)據(jù)的代理，然后以同樣的方式進行處理。應(yīng)答協(xié)議：一旦一個請求被送到了相應(yīng)的代理那里，這個代理首先要檢查報文中的EMIF版本信息(EMIF_Version元素)和最大緩存值(EMIF_MaxBufferSize元素)的信息。如果該代理不能返回以該EMIF版本描述的數(shù)據(jù)對象，那么它將立即返回一個包含錯誤信息(EMIF_Error元素)的通知報文(EMIF_Ack),以通知請求方。同樣，如果該代理要返回的數(shù)據(jù)對象的大小超過了請求方所能接納的最大值(即EMIF_MaxBufferSize的值)，也會用通知報文進行通知。5.2報文格式規(guī)范報文格式規(guī)范是對各種報文XML文檔的DTD的規(guī)定，關(guān)于DTD的內(nèi)容將在數(shù)據(jù)規(guī)范中進行介紹。在EMIF中報文的種類繁多，在系統(tǒng)互操作中擔負著重要的使命，其中最基本的報文有11個，它們是EMIF-Ack，EMIF-Event，EMIF-Provide，EMIF-Register，EMIF-Request，EMIF-Response，EMIF-Subscribe，EMIF-SystemControl，EMIF-Unprovide，EMIF-Unregister，EMIF-Unsubscribe。任何報文都提供報文的名稱空間，報文名稱，報文來源，發(fā)送時間等。通過使用這些報文來進行上文所介紹的數(shù)據(jù)請求與獲取，數(shù)據(jù)更新等操作。報文SIF_Event可以用來傳遞事件對象，SIF-Ack用來通知一個請求是否成功執(zhí)行，SIF-Provide用來公布可提供的數(shù)據(jù)對象，SIF-Register向ZIS進行注冊登記，SIF-Request用來向一個代理程序發(fā)出獲取數(shù)據(jù)對象信息的請求，SIF-Response用來對SIF-Request報文進行回復(fù)，SIF-Subscribe用來預(yù)約事件對象。EMIF-SystemControl用來控制一個EMIF節(jié)點和另一個EMIF節(jié)點的數(shù)據(jù)流。EMIF-Unprovide與EMIF-Provide作用相反，用來取消可提供的數(shù)據(jù)對象。EMIF-Unregister用來取消注冊。EMIF-Unsubscribe用來取消預(yù)約。6EMIF數(shù)據(jù)規(guī)范我們知道，EMIF報文中承載的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)對象和事件對象，那么數(shù)據(jù)以何種形式包裝，數(shù)據(jù)對象的結(jié)構(gòu)如何，就是報文規(guī)范必須明確定義的內(nèi)容了。雖然我們定義的數(shù)據(jù)對象是任何EMIF組件(包括ZIS和應(yīng)用程序及其代理)都可以使用的，但是，一般情況是，某類應(yīng)用程序主要使用某些數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)應(yīng)用程序的不同功能，對數(shù)據(jù)對象進行分類也是很有必要的。當然，對于應(yīng)用程序來說，選擇使用哪些數(shù)據(jù)對象是它們自己的自由。我們初步把數(shù)據(jù)對象分為十大類：學(xué)生信息、教職工信息、學(xué)習(xí)對象信息(教材、課件等軟件資源)、基建信息、科研信息、財務(wù)信息、校產(chǎn)信息、學(xué)校綜合信息、其他信息。然后要做的是選出每一類中典型的數(shù)據(jù)對象，對每個數(shù)據(jù)對象的Schema進行定義。一般來說，Schema描述了XML文件的數(shù)據(jù)模型，即在有效的XML文件中的標記和字符數(shù)據(jù)的排列。Schema用兩種辦法建立數(shù)據(jù)模型：第一，為文件建立內(nèi)容模型，即定義元素的順序和元素的嵌套；第二，建立文件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型。目前有兩種建立數(shù)據(jù)模型的辦法，一種是DTD的方式，這是一種與XML語法規(guī)則不同的方式，另一種是XMLSchema的方式，這種方式還是使用XML的語法。前者相對簡潔，但后者的可擴展性更強，是今后發(fā)展的趨勢。經(jīng)比較，我們在目前還是使用DTD的方式，如果需要，以后還可以轉(zhuǎn)換成XMLSchema的方式。在本規(guī)范中，并不是直接給出每個數(shù)據(jù)對象的DTD,而是用簡單易懂的表格表示數(shù)據(jù)對象的Schema。在制定數(shù)據(jù)對象規(guī)范時，必須堅持以下幾個原則：選擇出的數(shù)據(jù)對象具有代表性，在數(shù)據(jù)共享方面有現(xiàn)實意義。數(shù)據(jù)對象的Schema既要有很強的可操作性，又要有很好的擴展性。數(shù)據(jù)對象的選擇既要符合我國國情，又要有國際通用性。一個數(shù)據(jù)對象的確定需要經(jīng)過多方審定，保證其實用性。可見，EMIF的數(shù)據(jù)規(guī)范的制定是一項很大的工程，需要從事教育管理系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)的各方人士的共同努力。美國EMIF的數(shù)據(jù)規(guī)范就是由上百家公司、協(xié)會、社會團體組織等經(jīng)過幾年的研究與實踐共同制定的。目前，我們對EMIF數(shù)據(jù)規(guī)范的建立還處在起步階段，還有待更多團體與個人參與到規(guī)范的制定中來。7結(jié)論教育管理信息系統(tǒng)互操作框架的建立，對于教育領(lǐng)域內(nèi)的資源共享，教育管理信息的獲取，教育資源的節(jié)約，乃至教育的發(fā)展，社會的進步，都將有廣泛而深遠的意義。然而，從設(shè)想到實施還有一段很長的路要走，我們希望有更多的企業(yè)，學(xué)校，組織加入到EMIF規(guī)范的制定中來，參與EMIF區(qū)域的搭建,共同實現(xiàn)不同教育管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與交換。有人對SIF的出現(xiàn)曾經(jīng)評論道：“SIF的出現(xiàn)，將掀起一場信息存儲、訪問、更新、