【关键词】数据库;选课系统;设计
随着计算机技术的飞速发展，高校也已进入信息化时代。随着在校大学生人数的不断增加，为了使高校管理更高校、更科学，目前大多数高校都采用网上选课系统。教务系统的数据量也不断的上涨，校园数字化建设不断的发展，学生选课管理的信息化成为学校教学资源开发和管理的重要手段，从而有效处理网上选课的管理工作，实现师对网上选课信息管理的自动化，提高管理校率。
一、数据库的需求分析
选课系统能够对教师、学生和课程信息的进行有效的管理;对学生的选课和课程成绩的管理等环节进行信息化管理;实现学生网上选课，网上查看课程成绩的可能;在该系统中使得教师、学生和课程这三者之间形成有效互动。
选课系统采用B/S结构模式开发，系统主要功能包括：用户息管理，教师管理、学生管理以及课程管理，功能模块结构图如图1所示。
图1 网站功能结构图
二、数据库概念设计
数据库设计主要是进行数据库的概念设计。概念模型是数据库系统的核心和基础，通过概念设计得到的概念模型是从现实世界的角度对所要解决的问题的描述，不依赖于具体的硬件环境和DBMS，把用户的信息要求统一到一个整体概念结构中，此结构能表达用户的要求。概念设计阶段，一般使用语义数据模型描述概念模型。通常是使用E-R模型图作为概念设计的描述工具进行设计。使用PowerDesigner设计E-R模型图就可以得到数据库的CDM（概念数据模型）图，图2是选课系统的CDM图。
图2 选课系统数据库CDM图
其中，学生实体的属性为：学号、姓名等，学号为主码;教师实体的属性为：工号、姓名等，工号为主码;课程实体属性为：课程编号、课程名称和学分等，课程编号为主码。实体之间的逻辑关系分别为：学生实体和课程实体是多对多的关系，教师实体和课程实体是多对多的关系，学生实体和教师实体通过课程建立关系的，因此不需要直接建立关系。
数据库概念设计完成后进行逻辑设计，逻辑设计主要工作是将现实世界的概念数据模型设计成数据库的一种逻辑模式，即适应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑数据模式。可以使用PowerDesigner的“Generate Physical Data Model”工具将CDM图转换成PDM图（即逻辑设计图）。
三、数据库实施与维护
选课系统数据库的物理设计即利用PDM生成的SQL脚本在DBMS中执行，可以得到数据库的框架结构。
数据库的维护包括内容有：数据库管理：提供库存查询信息。
数据库管理员能够提供学生、教师和课程基本信息;学生、教师和课程管理：教师编辑课程和学生选课操作;成绩管理：成绩的查看、修改以及统计。
用户管理：用户基本资料查看，用户的添加和删除。
四、结束语
网上书店数据库的设计主要是围绕着图书电子商务的业务活动而展开的，一个好的网上书店数据库设计通过一系列的设计步骤逐步深入，也为更好的设计网上书店网站系统提供一个良好的数据基础。
参考文献
[1]王立新，章曙光.数据库原理的案例导向教学研究[J].电脑知识与技术，2010（22）.
关键词：本体技术；知识划分；数字图书馆；分类法
中图分类号：G250文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)24-109-04
Application of Ontology Technologies in Digital Library
QIU Baoyan,LV Xianghui,QIAO Hong
(School of Management and Economics,Shandong Normal University,Ji′nan,250014,China)
Abstract：Recently,research on the application of ontology technologies is quite a popular research direction,this article discusses the relevance concept of ontology and Digital library,the partition,classification of knowledge segments are developed in the light of ontology,and discusses the important application of ontology in digital library and its function in detail through classification,to reveal the importance of ontology in digital library,thereby it is beneficial to users making use of the library resource conveniently and rapidly,it improvesthe knowledge innovation and application.
Keywords：ontology technology;knowledge partition;digital library;classification
1 引 言
目前社会各领域信息的飞速膨胀阻碍了各领域用户对信息的查找、访问及维护，面对信息资源日新月异的增长，如何有效组织复杂的海量信息，提供高效便捷的信息服务，成为数字图书馆界迫切需要解决的难题。本体自20世纪90年代初提出以来，在知识表达、智能推理、信息共享、知识工程及其相关的领域得到了广泛的应用。本体技术依赖其对于概念体系在语义和知识层次上的有效组织，在数字图书馆中得到了广泛的应用，提供了公共的理解问题的基础。
2 关于本体
本体最早是哲学上的一个概念，近年来被引入人工智能和其他计算机科学领域，如数据库设计、电子商务和知识管理等。最早的本体定义是1991年Neches等提出的：“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义”。
1993 年，Grube将本体定义为概念模型的明确的规范说明。后来， Studer在进行了深入研究后，将其定义为“共享概念模型的明确的形式化规范说明”［1］，其中概念模型，是指通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型；明确，是指所使用的概念及概念的约束都是有明确定义的；形式化，是指本体能被计算机处理；共享，是指本体中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域公认的概念集。本体的目标是捕获相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇（术语）和词汇间相互关系的明确说明。
虽然不同研究者对本体有不同的描述，但是从内涵上来看，他们的认识是一致的，都把本体当作某个领域内不同主体（人、、机器等）之间进行交流（对话、互操作、共享等）的语义基础。其实，本体就是通过对于概念、术语及其相互关系的规范化描述，勾画出某一领域的基本知识和描述语言，是一个已经得到公认的形式化的知识表示体系，包含词表(或名称表/术语表)，词表中的术语全是与某一专业领域相关的，而逻辑声明全部用来描述术语的含义及关系［2］。
2.1 本体的作用
（1） 本体为人和主体之间的沟通和交流提供了共享的基础，也方便了不同领域的系统开发人员和研究人员之间的沟通，它是人机在语义上交互的最好的基础。
（2） 本体支持对于知识的重用。本体提供了独立于应用的描述方法使之可在不同系统间重用。例如在基于构件的软件开发过程中，开发知识系统时知识工程师可以将本体论概念引入知识工程，详细说明模型中的概念、实例、关系和公理等实体,并以此建立领域本体。然后针对属性提出本体建模概念化分析的形式化方法，解决知识共享中的问题。此举有效地提高了工作效率，促进了来自不同领域的研究人员和组织间的交流。
（3） 本体提供了一种结构化的表示领域知识的形式化方法。在本体中，明确说明了领域概念及概念之间的关系，并且支持对领域规则的描述，是领域知识的形式化表示。
（4） 知识本体可以明确领域假设，使领域公理得到明确描述从而达成共知。
2.2 本体的分类
2.2.1 按照领域依赖程度分类
(1) 顶层(top-level)本体：其描述最普通的概念及概念之间的关系，如空间、时间、事件、行为等，完全独立于特定的问题和领域，其他本体都是该类本体的特例。
(2) 领域(domain)本体：描述的是特定领域(医学、地理等)中的概念及概念之间的关系。
(3) 任务 (task)本体：描述的是特定任务或行为中的概念及概念之间的关系。
(4) 应用(application)本体：描述的是依赖于特定领域和任务的概念及概念之间的关系。
在这个分类当中，领域本体和任务本体处于同一个研发层次，它们都能应用顶层本体中定义的词汇来描述自己的词汇。应用本体既能应用领域本体中的概念，也能引用任务本体中的词汇。
2.2.2 按照细化程度分类
Guarino从2种不同的维度对本体进行划分。除了依据对领域的依赖程度分类，还提出了以详细程度分类。详细程度是相对的、模糊的一个概念，是描述或刻画建模对象的程度。参考(reference)本体：详细程度高；共享(shareable)本体：详细程度低。
2.2.3 按照形式化程度分类
（1） 高度非形式化：用自然语言松散表示；
（2） 结构非形式化：用限制的结构化的自然语言表示；
（3） 半形式化：用半形式化(人工定义的)语言表示；
（4）严格形式化：所有术语都具有形式化的语义，能在某种程度上证明完全性和合理性。
2.2.4 按照是否具备推理功能分类
（1） 轻量级本体(Lightweight Ontology)：轻量级本体不具备逻辑推理功能，例如叙词表和WordNet。
（2） 中级本体(Middle Ontology)：中级本体逻辑推理功能简单，系统可以识别一阶谓词逻辑的表达式。
（3） 重量级本体(Heavyweight Ontology)：重量级本体具有复杂的逻辑推理功能，系统可以识别更加复杂的二阶谓词逻辑的表达式，并为更加复杂的推理功能的实现预留了接口，如Cyc本体系统。
除了上述几种分类方法外，1999年，Perez和Benjamins在分析和研究了各种本体分类法的基础上，归纳出10种本体：知识表示本体、常识本体、顶级本体、元(核心)本体、领域本体、语一言本体、任务本体、领域一任务本体、方法本体和应用本体。这种分类法是对Guarino提出的分类方法的扩充和细化，但是这10种本体之间存在交叉，层次不够清晰。
2.3 本体构建原则
（1） 清晰性：本体应该用自然语言对所定义术语给出明确的、客观的语义定义；
（2） 完全性：所给出的定义是完整的，完全能表达所描述术语的含义；
（3） 一致性：由术语得出的推论与术语本身的含义是相容的，不会产生矛盾；
（4） 可扩展性：即向本体群中添加通用或专用的术语时，不需要修改其已有的内容；
（5） 本体约束最小：对待建模对象给出的约束应该尽可能少，只要能够满足特定的知识共享需求即可；
（6） 编码偏好程度最小：概念的描述不应该依赖于某一种特殊的符号层的表示方法［3］。
2.4 本体构建方法论
Mike Ushold & Micheal Gruninger的骨架法（Skeletal Methodology）在企业本体基础之上，是相关商业企业间术语和定义的集合，该方法只提供本体开发的指导方针。该框架包括以下组成部分：
2.4.1 框架组成部分
（1） 确定本体的目的和使用范围；
（2） 构造本体。具体包括3步：本体捕获：即确定关键的概念和关系，给出精确定义，并确定其他相关的术语；本体编码：选择合适的表示语言表达概念和术语；已有本体的集成：对已有本体的重用和修改；
（3） 评估：根据需求描述、能力问题等对本体以及软件环境、相关文档进行评价；
（4） 文档记录。M.Gruninger&M.S.Fox在进行 TOVE本体的研究和开发时，总结了设计和评估本体的方法学，包括背景和需求描述、非形式化的能力问题描述、词汇和术语确定、形式化的能力问题描述、用一阶谓词逻辑进行规范描述、调整解决方案，使本体趋于完备。
2.4.2 领域本体构建方法
Natalya F.Noy和Deborah L.McGuinness提出了被称为“七步法”的领域本体构建方法。即：
（1）确定本体的专业领域和范畴；
（2） 复用现有的本体；
（3） 列出本体中的重要术语；
（4） 定义类和类的等级体系；
（5） 定义类的属性；
（6） 定义属性的分面；
（7） 创建实例。
以上几种方法各有自己的优势和不足，虽然都允许系统之间的互操作，并可进行知识的共享与重用，但与IEEE标准相比，还没有一种方法体系是完全成熟的。
3 数字图书馆
数字图书馆是社会信息基础结构中信息资源管理、存储和传输的基本组织形式,拥有丰富的超容量多媒体介质的数字化信息资源，依托网络为信息需求者提供快捷高效的数字化信息服务［4］。发展基于知识的数字图书馆的必要性在于：
（1） 数字图书馆资源的知识化组织，不仅是一些简单元数据的表示，也是对所反映内容的有效组织，这需要建立广泛的基础性和领域性本体，并能不断学习与进化。
（2） 不同的人对知识的理解与应用不同，网络怎样认知人的知识需求，并在合适的时间给人合适的知识，这是基于知识的数字图书馆的发展目标［5］。但各类信息常在具体系统条件限制下用专门语言定义组织为内部结构和格式，难以有效进行机器支持的检索、解析、处理和交换，更不要说进行跨文献单元、数据类型、数据层次和系统范围的信息挖掘、抽取、综合分析描述、转换了。
目前，国内学术界对数字图书馆知识管理的研究尚未全面展开，现有的研究成果多限于内部信息资源知识化的管理，在实践应用研究方面，还缺乏系统的理论、成熟的模型以及完整的评估体系。而把本体应用于数字图书馆知识管理，极大地解决了语义知识缺乏的问题，并使其具有智能推理和自学习能力，为XML与RDF等技术提供语义支持。
另外，尽管在知识工程界主要把本体作为信息组织的工具，目前本体研究和实践也大多运用于人工智能中的知识表达，例如语义网络和框架，但由于本体开发的努力已经集中于基于形式逻辑和基于Web的知识表示中，这也使得本体在数字图书馆中能够得到广泛的应用［6］。
4 本体在数字图书馆中的应用
4.1 在数字图书馆信息资源整合中的应用
本体由于其在众多纷繁复杂的信息资源中具备明确、规范、可共享、包含语义信息等优势，快速、有效地整合各种信息资源，所以在数字图书馆中发挥重要作用，主要包括：
(1) 灵活处理各类信息资源［7］。例如，可以方便添加各种类、属性，如填加联系方式类型等，并严格定义其与现有信息资源的关系；可以动态增加类的属性，并随时反应到系统中，然后通过在程序中调用本体，得到领域的最新知识，并动态地反映到应用系统中，而不用程序员修改程序。
(2) 有效识别信息资源的类型。因为对每个概念（如name，time，place等）都有明确、客观的描述，所以调用本体可以识别哪些是描述内容的信息，如属性…_name，…_keyword，…_abstract，…_description等；识别哪些是描述时间的信息，如属性…_time，…_date，…_year等；识别哪些是描述地点的信息，如属性…_address，…_place，…_country等。
(3) 信息资源的内容对应用程序透明。基于本体的系统在应用程序部分将和领域无关，因为领域知识全部存放在本体中，这样，对系统来说，领域中的各种信息资源在外在形式上是存在很多共性的，只是具体内容不同，就更容易将其整合到一起进行处理。
(4) 提供资源库领域知识的规范描述。
(5) 提供元数据映射方案，集成到数字图书馆体系中的元数据服务中，成为协议的一部分。
(6) 提供智能与信息环境之间基于语义的理解机制。
(7) 作为跨平台、跨系统之间的通信中介。
4.2 在数字图书馆知识地图中的应用
知识地图这个概念最早由布鲁克斯(B.C.Brooks)提出，它是知识管理的有效方式和手段，用来描述组织流程中的知识，以图表的方式将业务流程中的知识流展现出来，包括知识的收集、存储和共享。知识地图是可以帮助人们明确在哪里能够找到知识的工具，利用知识地图将流程中的关键知识整合进来，可以达到提高工作效率的作用。
知识地图在数字图书馆知识管理系统中可发挥如下作用：知识的分类、存储、表示、导航以及隐性知识显性化等。而在系统中，知识的分类、导航可充分利用本体的复杂结构进行合理、细致的分类及准确、快速的导航定位。原因在于：
首先，本体的基础概念模型本身就是一张很好的知识地图。因此，构建领域本体的过程也绘制出了领域的知识地图。而且，本体构建结果中的各种类的层次图可以作为领域知识地图的一部分。例如人员类及其子类，就很好地展示了数字图书馆相关人员的情况，即有关数字图书馆人员的知识。
其次各种本体工具中的图形自动生成功能可用于知识地图的显示。在基于本体的知识管理系统中，可根据需要，动态生成各种知识地图。
比如，中国学术期刊网目前提供了以图形方式显示所输入检索词的相似词。用户可以根据这幅图更准确地了解检索词，因此这幅图对用户明确检索需求、修改检索条件等无疑会起到很大作用。遗憾的是，目前中国学术期刊只能提供星状的幅射图形，不能提供更加复杂、细致的结构图。可是，如果系统是基于本体的，就完全可以提供反映领域常识的、有层次、结构复杂的图形。
4.3 在知识服务中的应用
知识服务，即以信息知识的搜寻、组织、分析的知识和能力为基础，根据用户的问题和环境，融入用户解决问题的过程之中，提供能有效支持知识应用和知识创新的服务。
目前，数字图书馆知识服务需要一个新型的技术基础，支持数据挖掘、知识发现、知识析取、知识应用和智能化服务（智能Web服务）［8］。无疑，本体技术仰仗其丰富的语义和广泛的关系，是实现以上目标的最佳手段，将本体建设和相应的引擎设计相结合即可解决问题。
用DAML-S在服务模型基础上定义流程模型本体，综合人工智能规划和工作流程研究成果，定义Web服务中的流程类型和流程控制等信息，可以较好地表示Web服务自动集成中的流程分类、合成、控制和时间约束等细节。
5 结 语
数字图书馆的出现，将是图书馆发展史上的一个里程碑，它帮助人们最快地获取所需要的知识，并为思路的展开创造了更多的机会。而本体的应用可以改善目前数字图书馆的一些不足，使之朝着基于知识的方向发展，最终能够提供知识服务。另外，除了上述文中提到的应用以外，本体还可通过语义对网页与文字进行提取与标引［9-11］，通过聚类对信息资源进行主题分类、站点导航等，这些无疑都更加丰富了数字图书馆的应用。
参考文献
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作者简介 仇宝艳 女,1983年出生，山东济南人，工学硕士。研究方向为本体与知识管理。
关键词：SOA；云计算；语义；本体；图书借阅系统
中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)29-7149-03
SOA and Cloud-based System of Lending Book
DENG Xiu-hui, YUAN Zong-fu
(School of Computer Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)
Abstract: The combination of SOA architecture and cloud computing infrastructure's support promote the field of IT information education and research to dynamic and rapid response to business needs. Library management system is a branch of Education and teaching management. By studying the meaning of SOA and cloud computing, we know the related application methods. With the Instantiated the book lending system, we analysis system workflow, and get group of ontology like the users and books, make the information search, borrow, return and other business process design as a service to achieve loose coupling, and finally show the design environment related to Google GAE (Google App Engine) platform.
Key words: SOA; cloud computing; semantic web; ontology; book lending system
Google自2003年依次自行开发了GFS（Google File System）分布式文档系统、MapReduce分布式计算和Bigtable分布式数据库，开创了自己的云计算；2007年11月，IBM宣布“Blue Cloud”计划，推出面向企业的云计算解决方案，宣告新计算模式到来；2006年3月，亚马逊（Amazon）公司首先推出云计算服务――简单存储服务（Simple Storage Service） 实现基础架构云层（Iaas）存储云功能，2006年8月使用Hadoop搭建起云计算平台Amazon Web Service，并推出最重要的云计算服务弹性计算云（Elastic Compute Cloud，EC2），2007年7月亚马逊公司推出简单队列服务（Amazon Simple Queue Service，SQS），使托管主机可以存储计算机之间发送的消息，此外Amazon SimpleDB为复杂的结构化数据提供“一个对结构化数据实时查询的Web服务”；2008年微软Azure Services Platform云计算平台……云计算正悄悄影响着IT行业的变化，而与SOA技术的融合更促进了企事业、教育单位IT行业系统的发展，并带来一场巨大的变革。
教育和科研领域的信息化同样需要通过云计算和SOA技术的结合，进行集中管理。图书馆管理系统属于教育教学中的一个分支，随着图书馆新书不断增加，高校扩招带来的学生、教师等人员的信息变更及扩增，学校资源管理同样借助SOA的架构能力，以及云计算的交付能力予以不断完善和发展。图书借阅系统是图书管理系统上的一个子部分，其中包括了图书借阅、用户个人信息查询等功能，结合SOA和云技术，探讨相关应用在系统中的设计和应用方法。
1 SOA和云
1.1 SOA
面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是传统的面向对象的模型的替代模型，虽然基于SOA的系统并不排除使用面向对象的设计来构建单个服务，但是其整体设计却是面向服务的。简单来说，SOA的理念是把各种业务功能都当作服务来提供，基于各种服务可以组装出不同的业务逻辑和上层应用[1]。基础架构能够以服务形式暴露给应用，应用可以按照自己的需求定制应用环境，不再和硬件绑定，基础架构服务可以包括：计算服务、网络服务、存储服务等。SOA系统原型的一个典型例子是通用对象请求体系结构（Common Object Request Broker Architecture，CORBA），它的出现较早，其定义的概念与SOA 相似[2]。
1.2 云
云的概念铺天盖地而来，而云的含义由“代表数据总新活着网络之外的一切事物”，转变为写入美国国家标准技术研究所（National Institute of Standards and Technology，简称NIST）的标准文件中[3]的云含义包括软件即服务（Software as a service，简称SaaS），即可以在线访问的软件应用；基础设施即服务（Infrastructure as a service，简称IaaS），即向用户出租服务器，按时间计费；平台即服务（Platform as a service，简称PaaS），即提供工具，让用户建造在宿主云中运行的软件。而这些含义随着云技术的不断完善，还将进一步发生演变。
2 基于服务总线和云技术的设计
SOA作为一种应用的构建方法，主要用来解决业务功能上的需求，保证业务可以快速地开发和组合，而云计算是一种基础架构的构建方法，主要使用虚拟化方式解决非功能上的需求，保证基础架构能够满足应用的各种需要。一个设计良好的SOA应用程序在资源、处理能力和处理时间上没有限制（如图1）[4]。
云计算是对分布式处理（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）及分布式数据库的改进处理[5]，云架构中的网格计算确保SOA应用程序的弹性云的优势，并在有限的时间内完成一个服务进程。SOA应用程序的真正的成功取决于广泛其部署在云上，并利用它的弹性。
2.1 松耦合
为了保证SOA快速开发和组合提供可能性，良好的SOA组件设计要求松耦合，即一个组件对另一个组件的依赖程度比较低，各自相对独立。这种松耦合可以实现位置、交互、安全和实例的独立性上[6]。位置独立性主要指不论服务位于何处，需要使用该服务的组件都可以从服务目录中找到它，并通过延迟绑定访问它；交互独立性体现在不论组件使用何种接口或协议，它们之间都可以互相通信；安全独立性的主要理念是协调组件内及组件间不同的安全模型，对于SOA是必不可少的；实例独立性是指架构既支持组件间的同步交互，也支持异步交互，并且不要求组件在接受数据或消息时处于某个特定状态。
2.2 语义整合技术――本体论
所谓语义整合技术，就是要在各种纷繁复杂的原始数据中找出其共同具有的匹配模式[7] 本体是解决语义层次上网络信息共享和交换的基础，这种骨架地位使本体的研究和开发成为整个语义网研究中的重点。目前还没有一种权威的形式化本体定义，不同研究者针对他们所要解决的问题背景，提出很多形式化本体定义。1993年Gruber给出第一个让人信服并被广泛应用的本体定义后，Borst在此基础上给出本体的另一个定义：“本体是共享概念模型的形式化规范说明”[8]。Studer等人进一步研究认为本体是“共享概念模型的明确的形式化规范说明”[9]。
语义多层功能描述了语义网体系结构，每个层次通过不同层次的表示语言逐步完善对网络信息语义的描述[10]。其中：第一层是统一字符编码Unicode（Universal Multiple-Octet Coded Character Set，统一字符编码）和统一资源标识URI（Unified Resource Identifier，统一资源标识），负责网络资源的编码和标识，是网络中信息表示和交换的实现基础；第二层是可扩展标记语言XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）、XML名称空间和XML Schema，表示信息数据的内容和结构；在这之上的资源描述框架RDF（Resources Description Framework，资源描述框架）和RDF Schema描述网络上的信息资源，为其赋予语义；最上层的网络本体语言OWL（Web Ontology Language，网络本体语言）进一步扩展表达信息语义的能力，描述网络信息中的概念和知识。
结合本体的概念应用在SOA上，确认本体和本体之间的上下文流程关系。其中，本体可以构成SOA各服务，本体间关系可视为流程，其也可视为服务。使用本体论，在SOA的各种服务之上建立了一个层模型，包含与服务域相对应的各种本体论类，对应关系在建立本体的设计阶段确定，是用策略思想，通过服务请求的语义相似性逻辑建立语义查找。使用本体可以实现组件间的松耦合，方便SOA设计。
3 SOA和云中图书借阅系统设计
图书借阅系统的功能包括了用户信息、图书查询、图书借/还管理等，结合SOA和云计算实现该系统的设计包括本体确定、流服务管理和云服务。
3.1 图书借阅系统本体确定
图书借阅系统SOA的本体设计主要包括四个部分，即确认项目流程、建立共享概念模型、构建上下文关系、实现松耦合。
3.1.1 图书借阅系统项目流程
图书借阅系统项目包括图书查询、借图书、归还图书三大部分，在实际项目中，还包含了图书管理即图书入库出库管理、书籍配套光盘管理、电子资源管理等，这里仅选择最主要部分来介绍流程。
用户首先查询所需要书籍是否存在，找到书籍对应条码和所在位置，查找到具体书籍后，管理员查询用户个人信息，如果个人信息没有问题，并且借书籍额度未满，允许借出图书，否则任何一个条件不满足，不允许借出图书；归还图书流程则书籍回库，查询用户归还书籍是否按时，如不按时，则进行计费累计并予以管理。
图书项目流程包含一系列基于条件的任务执行，使用语义整合实现智能化的路由选择。在定义本体论模型时，每一个变量都对应一个数据字典，可以不断地进行扩展，以保证能够满足未来新的项目需求。
3.1.2 图书借阅系统本体模型
通过分析图书借阅系统流程，可以得到本体集包括用户和书，该用户集中可以进一步分析对应本体，包括具体学生、老师、行政人员、后勤管理人员等。本体集和本体间存在对应映射关系，这里使用RDF简单表述其资源，比如要描述一个名叫Peter的一个人，其描述形式是：
ex:user ex:name"Peter"
其中ex:user是用来表示Peter这个人的URI引用，ex是假设的一个名称空间前缀，使用RDF图表述（如图2）。
本体论是用术语概念和关系来定义，本体论的概念实现为类，本体论中的关系被定义为术语的对象属性和数据类型属性。从可变点组件到本体论模型中元素的映射，能够帮助建立其本体论模型。具体的本体建模可以使用Protege软件实现。
3.1.3 业务流程管理
业务流程管理（Business process management，BPM）是在服务与系统之上加上一层控制逻辑，由它绑定多个服务，形成一个统一的、多步骤的业务流程，实现特定的业务功能。流程具有松耦合独立性，即不论流程运行在本地还是云平台，它们都应能够访问位于架构中任意位置的服务和数据。
在图书借阅管理系统中，包括查询、借书、还书等流程，这些流程自身是服务，服务还能使用流程，服务和流程都能提供行为。这些流程在企业中软件的整体重用率的提升微不足道，只能从SOA项目之前的32%上升到之后的39%，但是对于促进架构敏捷性起到非常关键的作用。
3.2 图书借阅系统云端技术语言环境
在云计算程序设计与软件开发中，可以使用Java、Python、Flash、JavaScript/AJAX、C#与程序设计语言，图书借阅系统则选用了使用Web 2.0技术，使用JSP（JavaServer Page）设计用户界面，利用JDO（Java Data Object）标准界面来使用Datastore资料云存储区，云存储区中包括图书借阅系统中的所有本体集，使用Java相关技术以服务形式设计业务流程管理，最终在Google提供的GAE云计算平台下实现图书借阅系统。
4 结论
云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展的延续，客户终端的一切软硬件资源都将在云端服务，SOA由云计算也催生出很多新兴产业模式，比如云软件托管中心，云软件销售中心，云虚拟化教学科研应用等，云计算给了企业发展带来更大的拓展空间。这里，以SOA和云计算的思想和技术初步探讨了图书借阅系统，从一个侧面学习和研究了SOA和云计算，它将对教育和科研领域的信息化带来一定的启发和帮助。
参考文献：
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[关键词] 数字图书馆 国家数字图书馆 服务 框架 模型 要素
[分类号] G250
1 引言
数字图书馆的根本目标是通过一系列服务机制有效地支持用户利用信息来学习、解决现实问题和创造知识。数字图书馆及其支撑系统的功能就是将看似分散的网络服务整合成一体的、以用户为中心的信息环境。未来，服务主导型的数字图书馆将占主体，而如何在不同数字图书馆和信息服务机构之间组织和复用图书馆服务，其重点则在于服务框架。框架是一个应用程序的半成品，提供了可在应用程序之间共享的可复用的公共结构。
如何建立一种框架，使图书馆提供的服务都能以业务逻辑和计算机流程来表示，以便其能被其他相关服务或外部信息环境所理解，信息服务机构也能提供更准确的服务，从而更好地迎接用户日益变化的信息需求，这是服务框架建立的目标，也是其意义所在。国外图书馆界一直关注服务框架的构建，早在2005年，数字图书馆联盟(Digital Library Federation，DLF)就资助成立了服务框架小组(Service Framework Group，SFG)，致力于帮助图书馆、档案馆和博物馆对服务流程的认识取得共识，同时通过构建这些服务流程的模型来展示新的框架，并用开源代码和软件来实现这些框架。在教育和研究领域，英国联合信息系统委员会(JISC)联合多家机构为支持教育和科研而共同推出的e-Framework(JISC e-Framework for Education and Re.search)也具有很强的示范意义。受到SFG及e-Frame.work的影响和启发，澳大利亚国家图书馆(NLA)于2007年提出了一个新的服务框架，旨在大环境改变的情况下应对技术变化，不断引入新的在线服务以改善用户体验。此外，还有多个图书馆及学者在图书馆服务框架方面提出了各种理论模型和设想。
虽然目前关于数字图书馆服务框架的研究还没有形成完善的理论体系，但以上所论及的几个典型的服务框架研究，已经在理论路线和基本原则方面取得了方向性的共识，并已取得了一定的成果和实际应用。本文旨在厘清国外数字图书馆服务框架相关研究思路的同时，借鉴其有关数字图书馆服务组织与架构的先进理念，同时结合我国实际，提出切实可行、又具备一定理论先进性的国家数字图书馆服务框架。
2 国外数字图书馆服务框架概览
2.1 DLF服务框架
DLP将服务框架的概念界定为一个参考模型集和一系列用于表示模型和建立模型关联的概念集和词表。服务框架覆盖了所有描述图书馆业务目标的实体，包括在不同粒度层的描述，同时还包括支持这些目标的服务。
DLF对图书馆业务需求及服务给出一个基本模型，通过对图书馆业务需求和抽象服务的逐层细分、规范描述来建立层级对应关系，如图1所示：
模型将图书馆业务按照层级划分为业务需求(Business requirement)、业务流程(Business process)、业务功能(Business function)、业务实体(Business enti―ties)，而将服务按照层级划分为抽象服务(Abstractservices)、绑定服务(Service binding)、部署服务(De―ployed services)。
业务需求是指组织全部目标中可识别的部分，如资源的发现与传递(D2D)、馆藏管理等。业务流程是指业务需求中可识别的部分，如资源传递、仓储管理等。业务功能是指业务流程中可识别的部分，如检索。业务实体则是指业务环境内的重要实体，通常用元数据来表示。图书馆就是用来管理信息实体的，且日益需要管理不同的实体来建立可行的数字环境，如服务、人、组织、元数据框架、条款与条件、政策、事务、预算等。
抽象服务是指将某一业务功能抽象为一个独立的网络功能模块，包括对该业务的功能范围描述，以及该业务的行为和相关数据的抽象模型。绑定服务是一个抽象服务的具体实例，通过以下方式阐述抽象服务：①一个特定的数据表示；②应用程序编程接口(API)规范；③一个Web服务规范。部署服务则是指在网络上某个特定位置提供的某一绑定服务。
图书馆服务的发展应该是业务目标驱动式，而图书馆系统的各项功能应该与这些业务流程相匹配。为此，DLF为服务框架的设计制定了几项基本原则，这些原则也在随后其他一些服务框架的研究中得到了广泛的认同和继承。首先是面向服务，这是系统开发中的一种模块化方法，可对模块进行组合，或将各个来源的服务组件进行重组；其次是具有一致性和粘合性，对服务的描述有利于环境变化时系统保持一致性以及系统间进行交互，同时服务框架的内部结构必须具有粘合性，支持参考模型在框架内的水平和垂直调用；最后要具备外部开放性，不仅适用于图书馆系统内部，更要能够为图书馆外部环境所访问。
2.2 JISC e―Framework
JISC e-Framework for Education and Research是一个由JISC和澳大利亚教育、科学和培训部(DEST)发起的国际合作项目，目的是为教育和研究组织提供信息技术基础设施使用和相关投入方面的信息支持。e.Framework计划主张采用以服务为导向的方法来推进核心基础设施技术互用性的发展和提升资金的使用效率。该计划的合作伙伴包括JISC、澳大利亚教育就业和劳动关系部(DEEWR)、新西兰教育部和荷兰SURF基金会。
e-Framework框架的核心技术组建包括服务(Services)、服务表达(Service expression)、服务类型(Servicegenre)和服务使用模型(Service usage model)。服务是指用于某一业务流程行为的技术接口，描述了不同应用之间的接口；服务表达是指通过具体的接口和标准来表示某一服务类型的特定方式；服务类型是用于描述某一抽象功能的相关行为的集合；服务使用模型描述各应用软件的技术组件(服务)之间的关系模型。e―Framework的整体框架见图2。
e-Framework设计有如下特点：面向服务架构(sOA)、开放标准、多机构参与等。其对服务类型及服务使用模型(sUM)的描述和定义，深刻影响了之后多个服务框架的研究与制定。
2.3 NLA服务框架
NLA认为，其传统架构仅能满足过去一个时期数字图书馆的需要，但运行和维持现有系统和服务的负
担日益影响引入新的在线服务、改善用户体验、拓展新的思维以及应对技术变化，因此在大环境改变的背景之下，NLA认为有必要建立一个新的数字图书馆服务框架，以适应新的技术和新的需求。该服务框架应满足如下条件：实施SOA、采取单业务方法、采取开源解决方案(当该方案具备功能及足够茁壮)。这也是支持NLA在2007年推出的rr Architecture Project，旨在更好地支持未来3年NLA馆藏的管理、发现和传递的一个重要组成部分。
NLA的服务框架趋向于对图书馆服务进行大的类目描述。它列出60个业务流程，并将其归入7个服务组。对每个业务流程提供了定义、SUM以及相关的协议和示意图。参考e-Framework及DLF的Draft recomendation中提供的相关服务的定义，NLA对于每一种服务同时提供了一些NLA的特定信息，以描述图书馆已有的相关系统，或对计划中服务发展实施的情况予以说明。如图3所示：
NLA服务框架的目标是发展出一套核心服务类型，通过整套的SUM将这些服务类型发展成完好定义的服务表达，并通过业务流程建模标注(BPMN)范式表达整套工作流。该框架不仅是对服务框架领域以往研究的一个总结和继承，更因其整体的考量和推进使得框架具有完整性和较强的可借鉴意义。3国家数字图书馆服务框架理论模型
梳理国外几个典型服务框架的构建思路和发展脉络，可以清楚地看出它们都有一些共同的特点，即都采取SOA面向服务的体系架构、具有较强的外部开放性、对服务进行系统的梳理和规范性定义以便于系统间的交互。秉承这一思路，同时结合中国国家数字图书馆发展实际，笔者提出国家数字图书馆服务框架的整体模型，如图4所示：
笔者认为，在与数字图书馆服务相关的各个要素与概念中，影响数字图书馆服务功能的有6个核心要素：环境(environment)、用户对象(user)、功能(funetionality)、服务内容(content)、架构(architecture)和质量评价(quality)。与国外其他图书馆的服务框架比较而言，国家数字图书馆的服务框架在对与服务直接相关的核心要素进行系统梳理和规范定义的同时，还将与服务相关的一些因素纳入服务框架中进行统一考量(如环境、质量评价)，一方面使得框架更加完整和全面，另一方面便于结合我国实际构建更符合我国实际需要的数字图书馆服务框架，当外部环境发生变化时，服务框架具有一定的适应能力，同时对服务的效果可以通过质量评价机制进行量化和评估。
4 国家数字图书馆服务框架六要素
4.1 环境
数字图书馆所处的环境客观上影响着服务的手段、实现的方式、实际效能等各个方面。“环境”这一概念代表着在用户和数字图书馆之间存在的起到关联和调控作用的一整套或一系列条件、规则、条款和政策法规等。环境可以分为多个层次，并不是所有的环境都只发生在数字图书馆系统内部，它可以区分为内部信息环境和外部信息环境以及社会人文环境。
数字图书馆服务的内部信息环境主要包括4个方面：①系统环境，它是实现数字图书馆服务的基础，包括硬件环境、资源管理环境及系统连接环境；②硬件环境，主要指能使数字图书馆服务得以开展的馆舍、建筑装饰、用到的服务器、电脑等；③资源管理环境，包括数字图书馆服务中用到的一些管理系统，能方便管理人员将资源有序地组织起来供读者使用；④系统连接环境，是指数字图书馆服务中涉及到的网络环境及用到的连接访问协议等。
数字图书馆的外部信息环境主要包括用户对信息获取的需求及对数字图书馆发展的期望，还有数字图书馆所在的网络环境的现状及网络技术的发展，对数字图书馆的服务有一定的启示作用。
数字图书馆的人文环境主要包括国家政策、法律法规、资金支撑及人才投入。
4.2 用户对象
“用户”这一概念覆盖了与数字图书馆发生相互作用的不同参与者。从对象的性质上可以分为人和非生物实体，例如一些机器设备或程序，也可能包括图书馆提供给其读者的一些订购服务。数字图书馆中的多数服务，如数字资源服务、参考咨询服务，最终可能被终端用户――读者所使用，但也有一些服务，其设计和使用是由其他程序或者机器来完成。在构建规范服务框架过程中，很重要的一点是要考虑服务的标准性、规范性，不仅能在图书馆内部促进服务，而且能在其他领域促进交流、协作和互操作。
从项目管理或者说服务系统生产流程来划分，可以将服务面向的对象划分为：终端用户(包括读者和图书馆员)、系统设计者、系统管理者和系统应用研究者。
4.3 功能
“功能”概念囊括了数字图书馆面向不同用户提供服务所要实现的目标。尽管一般来说对数字图书馆服务能力的期望是丰富且全面的，但最基本的功能要求则包括对信息对象的登记、检索和浏览。除此之外，数字图书馆系统寻求对功能的管理，以确保功能能够反映对数字图书馆不同用户团体特殊需求的满足，并且／或者反映与“服务内容”要素相关的特殊需求。
数字图书馆的功能是数字图书馆服务的基础，并决定服务。功能是由某些行为者发起的一系列作用在某种资源上的过程。行为者不一定是人，也可以是机器；某种资源也不一定就是图书馆的数字化资源，电可以是馆员等其他类型的资源。
功能一般具备3个要素，即行为发起者、行为内容和行为接受者。根据功能所作用的对象，即行为接受者的不同，可将功能分为4个部分：用户功能、行为者功能、资源对象功能、系统管理。每个部分拥有各自的子功能。
4.4 服务内容
“服务内容”概念是指数字图书馆系统管理并向用户提供的数据、信息或功能。它由一整套数字图书馆系统如何组织其内容并向用户传递及满足用户需求的手段和方式组成。从与用户的互动关系来看，服务内容可以分为推送服务、拉取服务和互动服务；从服务的全过程来看，可以分为登录服务、搜集服务、发现服务、揭示服务、传递服务、反馈服务等。
我馆基于DLF关于服务的思想，综合借鉴NLA和JISC对服务的定义，从管理者角度出发，结合用户的需求，根据自身的实际情况，首先从功能上对服务进行抽象归类划分，并介绍其在图书馆业务流程中所处的位置及所起的作用，然后对每种抽象服务包含的具体服务从支持事务处理过程的角度进行规范性定义。共有34种具体的服务类型，划归6个服务组，如图5所示：
对于6个服务组中的每项服务，均按照以下形式进行描述，以便于将来在规范定义的基础上实现系统问的自动交互。
名称：服务的中英文全称；
定义：服务的定义；
协议：支持该服务实现的已有的标准协议；
系统：图书馆中已存在的支持该服务功能实现的系统；
平台：支持该服务获取的服务通道。
限于篇幅，仅选取两个服务作为示例。
服务一：认证
名称：认证(Authenticate)，其他名称：Authentication，AuthN。
定义：核查由个人或实体提出的身份认证是否正确，用于描述能够使用户通过系统认证的行为和功能；可以检验用户同电子标识符的关联，也可以确定用户具有某种属性或者是某个组的成员；认证人可以是使用计算机的一个工作人员、计算机本身或者计算机程序，认证方式有用户名／密码方式、数字证书方式等，可以鉴别使用者的权限，使用者有最终用户、服务器、用户组等。
协议：包括：①LDAP(Lightweigit irectory Ac―cess Protoc01)：即轻量目录访问协议，是跨平台的和标准的协议，用来目录信息到许多不同资源，支持TCP／IP。②口令(shibboleth)：主要应用于Web资源共享，以及网络间应用系统的用户身份联合认证。③SSH(secure Shell)：是一种通用的、功能强大的、基于软件的网络安全解决方案。计算机每次向网络发送数据时，SSH都会自动对其进行加密。数据到达目的地时，SSH自动对加密数据进行解密。SSH安装容易、使用简单。④证书(Certificates)：是一种安全设置。
系统：需要认证访问的所有系统，如：ALEPH、Metalib、SFX、特色资源管理系统、文献传递系统、网上咨询台、数字资产管理系统。
平台：网站、手机。
服务二：数字化托管
名称：托管(Consign)。
定义：请求某服务提供者开始一项任务。该任务可能是满足对指定产品的请求，或者完成某项具有特定输入输出的工作，或者回应某一信息请求。
协议：OpenURL、Z39.50、SRU／SRW、OAI-PMH。
系统：包括：①Metalib：数字资源门户，其SFX解析器可根据其他系统发送的请求输出指定文献相关信息；②联合目录：多系统协作进行资源的著录，可实现对远程书目数据的请求和下载；③网络资源长期保存：利用网络爬虫软件针对指定关键词自动从网络服务器收割网页资源。
平台：网站、服务器。
4.5 架构
“架构”概念涉及数字图书馆服务系统实体间的相互关系，是数字图书馆提供的功能和服务及其他各要素之间的关系图。架构之所以成为数字图书馆服务模型中的一个核心概念，是因为：①数字图书馆服务系统是一种先进且复杂的信息服务系统；②数字图书馆系统之间的互操作问题通常被认为是一个重大的研究挑战。一个清晰的架构框架为满足以上两点难题提供了一个有力的依据。
面向服务架构SOAL是指为了满足在Intemet环境下业务集成的需要，通过连接能完成特定任务的独立功能实体实现的一种软件系统架构。SOA并不是一种现成的技术，而是一种架构和组织IT基础结构及业务功能的方法。SOA是一种在计算环境中设计、开发、部署和管理离散逻辑单元(服务)的模型。
即使采用面向服务的设计方法，当未来新的需求不断增加的时候，图书馆的IT架构和服务能力仍然会遇到一定的挑战。为了解决这一问题，同时作为实现SOA架构的一种方法，系统设计可以考虑采用单业务模型和单数据集合，即将数字图书馆中交错于不同环境的服务看成一个整体进行系统设计。采用单业务模型将新的需求考虑为原有系统的增强，首先关注这个服务是否原有系统已经能提供，如果是新的服务，那么就在原有系统内部增加此服务模块，从而保证服务的可重用性，而不是开发一个新的独立的应用。
采用开源软件搭建数字图书馆服务平台为数字图书馆的建设提供了一种捷径。在开源软件的稳定性和功能完善性有保障的前提下，采用开源软件是一个不错的选择，毕竟图书馆经费有限。当然，首先需要慎重解决开源软件的知识产权问题。
4.6 质量评价
“质量评价”概念表示可用于量化和评估数字图书馆服务行为及其质量的一整套体系和参数。质量评价不仅跟每一类服务内容或服务功能相关，还跟每个具体的服务和信息对象相关。在评价的参数中，有一部分是客观的、可以自动进行测量，同时还有一部分是主观的，需要通过用户评估等方式进行。
5 结语
数字图书馆是由信息、服务和用户共同组成的知识环境，是知识社会实现知识价值转化和增值的基础设施，其最终目标是最终实现人类知识的普遍存取。如何在数字图书馆服务的内涵和外延呈现出分布性、动态性和复杂性特点的情况下，对数字图书馆的服务进行高层规划和顶层设计，也就是制定数字图书馆的服务框架，既是数字图书馆服务发展的理论升华，也是指导数字图书馆建设实践的行动指南。本文对数字图书馆涉及的服务内容进行了系统的梳理，不仅将服务按照类型划分为6个业务组，更对其中的每项服务进行了完整的描述和规范性定义。但鉴于数字图书馆的服务框架涉及到政策、标准、组织、模式、技术、行政、评价等诸多方面，兼具理论研究和实证研究的特点，本文仅抛砖引玉，通过给出的数字图书馆服务的相关概念和实体的文本和语义描述，为相关研究的开展启迪思路，笔者也期待本文的研究能够为后续研究在就文本表述和术语表达方面达成共识奠定一定基础。
3.5.1 在初步设计阶段结构专业设计文件应有设计说明书和必要时提供结构布置图。
3.5.2 设计说明书
1 设计依据
1）本工程结构设计所采用的主要标准及法规；
2）相应的工程地质勘察报告及其主要内容，包括： 工程所在地区的地震基本烈度、建筑场地类别、地基液化判别；工程地质和水文地质简况、地基土冻胀性和融陷情况，着重场地的特殊地质条件分别予以说明： 当无勘察报告或已有工程地质勘察报告不能满足设计要求时，应明确提出勘察或补充勘察要求；
3）采用的设计荷载，包含工程所在地的风荷载和雪荷载、楼（屋）面使用荷载、其他特殊的荷载；
4）建设方对设计提出的符合有关标准、法规的与结构有关的书面要求；
5）批准的方案设计文件。
2 设计说明
1）建筑结构的安全等级和设计使用年限、建筑抗震设防烈度和设防类别；
2）地基基础设计等级，地基处理方案及基础形式、基础埋置深度及持力层名称；若采用桩基时，应说明桩的类型、桩端持力层及进入持力层的深度。
3） 上部结构选型；
4） 伸缩缝、沉降缝和防震缝的设置；
5）地下室的结构做法和防水等级，当有人防地下室时说明人防的抗力等级；
6）为满足特殊使用要求所作的结构处理：
7）主要结构构件材料的选用；
8） 高层建筑和大型公共建筑的主要结构特征参数和采用的计算程序及计算模型。
9）新技术、新结构、新材料的采用；
10） 采用的标准图集；
11） 施工特殊要求；
12）其他需要说明的内容。
3 提请在设计审批时需解决或确定的主要问题。
3.5.3 设计图纸（较复杂的工程提供）
1 标准层、特殊楼层及结构转换层平面结构布置图，注明定位尺寸、主要构件的截面尺寸；条件许可时提供基础平面图。
2 特殊结构部位的构造简图。
3.5.4 内部作业
1 与建筑及其他专业配合，确定结构型式及布置。
2 提出能为编制概算所需的结构简图及附加的文字说明。
3 对高层建筑、大型公共建筑和复杂的建（构）筑物应作必要的计算工作，计算书经校审后保存。
3.6 建筑电气
3.6.1 初步设计阶段，建筑电气专专业设计文件应包括设计说明书、设计图纸、主要电气设备表、计算书（供内部使用及存档）。
3.6.2 设计说明书
1 设计依据
1）建筑概况：应说明建筑类别、性质、面积、层数、高度等；
2）相关专业提供给本专业的工程设计资料；
3）建设方提供的有关职能部门（如：供电部门、消防部门、通信部门、公安部门等）认定的工程设计资料，建设方设计要求；
4） 本工程采用的主要标准及法规。
2 设计范围
1）根据设计任务书和有关设计资料说明本专业的设计工作内容和分工；
2）本工程拟设置的电气系统。
3 变、配电系统
1）确定负荷等级和各类负荷容量；
2）确定供电电源及电压等级，电源由何处引来，电源数量及回路数、专用线或非专用线 、电缆埋地或架空、近远期发展情况；
3）备用电源和应急电源容量确定原则及性能要求，有自备发电机时，说明启动方式及与市电网关系；
4）高、低压供电系统结线型式及运行方式：正常工作电源与备用电源之间的关系；母线联络开关运行和切换方式；变压器之间低压侧联络方式；重要负荷的供电方式；
5）变，配电站的位置、数量、容量（包括设备安装容量、计算有功、无功、视在容量、变压器台数、容量）及型式（户内、户外或混合）；设备技术条件和选型要求；
6）继电保护装置的设置；
7） 电能计量装置：采用高压或低压；专用柜或非专用柜（满足供电部门要求和建设方内部核算要求）；监测仪表的配置情况；
8） 功率因数补偿方式: 说明功率因数是否达到供用电规则的要求，应补偿量和采取的补偿方式和补偿前后的结果；
9） 操作电源和信号：说明高压设备操作电源和运行信号装置配置情况；
10）工程供电：高、低压进出线路的型号及敷设方式。
4 配电系统
1）电源由何处引来、电压等级、配电方式；对重要负荷和特别重要负荷及其它负荷的供电措施；
2） 选用导线、电缆。母干线的材质和型号，敷设方式；
3） 开关，插座，配电箱、控制箱等配电设备选型及安装方式；
4） 电动机启动及控制方式的选择。
5 照明系统
1）照明种类及照度标准；
2）光源及灯具的选择、照明灯具的安装及控制方式；
3）室外照明的种类（如路灯、庭园灯，草坪灯、地灯、泛光照明、水下照明等）、电压等级、光源选择及其控制方法等；
4）照明线路的选择及敷设方式。（包括室外照明线路的选择和接地方式）。
6 热工检测及自动调节系统
1）按工艺要求说明热工检测及自动调节系统的组成；
2）自动化仪表的选择；
3）仪表控制盘，台选型及安装；
4）线路选择及敷设；
5） 仪表控制盘、台的接地。
7 火灾自动报警系统
1）按建筑性质确定保护等级及系统组成；
2）消防控制室位置的确定和要求；
3）火灾探测器、报警控制器，手动报警按钮，控制台（柜）等设备的选择；
4）火灾报警与消防联动控制要求，控制逻辑关系及控制显示要求；
5） 火灾应急广播及消防通信概述；
6）消防主电源、备用电源供给方式，接地及接地电阻要求；
7） 线路选型及敷设方式；
8） 当有智能化系统集成要求时，应说明火灾自动报警系统与其它子系统的接口方式及联动关系。
9） 应急照明的电源型式，灯具配置，线路选择及敷设方式，控制方式等。
8 通信系统
1）对工程中不同性质的电话用户和专线，分别统计其数量；
2） 电话站总配线设备及其容量的选择和确定；
3）电话站交、直流供电方案；
4） 电话站站址的确定及对土建的要求；
5） 通信线路容量的确定及线路网络组成和敷设；
6）对市话中继线路的设计分工，线路敷设和引人位置的确定；
7） 室内配线及敷设要求；
8）防电磁脉冲接地、工作接地方式及接地电阻要求。
9 有线电视系统
1）系统规模、网络组成，用户输出口电平值的确定；
2）节目源选择；
3）机房位置、前端设备配置；
4）用户分配网络、导体选择及敷设方式，用户终端数量的确定。
10 闭路电视系统
1）系统组成；
2） 控制室的位置及设备的选择；
3） 传输方式、导体选择及敷设方式；
4）电视制作系统组成及主要设备选择。
11 有线广播系统
1）系统组成；
2）输出功率。馈送方式和用户线路敷设的确定；
3）广播设备的选择，并确定广播室位置；
4） 导体选择及敷设方式。
12 扩声和同声传译系统
1）系统组成；
2）设备选择及声源布置的要求；
3）确定机房位置；
4） 同声传译方式；
5）导体选择及敷设方式。
13 呼叫信号系统
1）系统组成及功能要求（包括有线或无线）；
2） 导体选择及敷设方式；
3）设备选型。
14 公共显示系统
1）系统组成及功能要求；
2）显示装置安装部位、种类、导体选择及敷设方式；
3）显示装置规格。
15 时钟系统
1）系统组成、安装位置、导体选择及敷设方式；
2）设备选型。
16 安全技术防范系统
1）系统防范等级、组成和功能要求；
2）保安监控及探测区域的划分、控制、显示及报警要求；
3） 摄像机、探测器安装位置的确定；
4） 访客对讲、巡更、门禁等子系统配置及安装；
5）机房位置的确定；
6）设备选型、导体选择及敷设方式。
17 综合布线系统
1）根据工程项目的性质、功能、环境条件和近、远期用户要求确定综合布线的类型及配置标准；
2）系统组成及设备选型；
3）总配线架、楼层配线架及信息终端的配置；
4）导体选择及敷设方式。
18 建筑设备监控系统及系统集成
1）系统组成、监控点数、及其功能要求；
2）设备选型；
3） 导体选择及敷设方式。
19 信息网络交换系统
1） 系统组成、功能及用户终端接口的要求；
2）导体选择及敷设要求。
20 车库管理系统
1）系统组成及功能要求；
2） 监控室设置；
3） 导体选择及敷设要求。
21 智能化系统集成
1）集成形式及要求；
2） 设备选择。
22 建筑物防雷
1）确定防雷类别；
2）防直接雷击、防侧击雷、防雷击电磁脉冲、防高电位侵入的措施；
3）当利用建（构）筑物混凝土内钢筋做接闪器、引下线、接地装置时，应说明采取的措施和要求。
23 接地及安全
1）本工程各系统要求接地的种类及接地电阻要求；
2）总等电位、局部等电位的设置要求；
3） 接地装置要求，当接地装置需作特殊处理时应说明采取的措施、方法等；
4） 安全接地及特殊接地的措施。
24 需提请在设计审批时解决或确定的主要问题
3.6.3 设计图纸
1 电气总平面图（仅有单体设计时，可无此项内容）
1）标示建（构）筑物名称、容量，高、低压线路及其它系统线路走向，回路编号，导线及电缆型号规格，架空线杆位，路灯、庭园灯的杆位（路灯、庭园灯可不绘线路），重复接地点等；
2）变、配电站位置、编号和变压器容量；
3）比例、指北针。
2 变、配电系统
1）高，低压供电系统图：注明开关柜编号，型号及回路编号、一次回路设备型号、设备容量、计算电流、补偿容量、导体型号规格、用户名称、二次回路方案编号；
2）平面布置图：应包括高、低压开关柜、变压器、母干线、发电机、控制屏、直流电源及信号屏等设备平面布置和主要尺寸，图纸应有比例；
3）标示房间层高、地沟位置，标高（相对标高）。
3 配电系统（一般只绘制内部作业草图，不对外出图）主要干线平面布置图，竖向干线系统图（包括西：电及照明干线、变配电站的配出回路及回路编号）。
4 照明系统 对于特殊建筑，如大型体育场馆、大型影剧院等，有条件时应绘制照明平面图。该平面图应包括灯位（含应急”硼灯）、灯具规格，配电箱（或控制箱）位，不需连线。
5 热工检测及自动调节系统
1）需专项设计的自控系统需绘制热工检测及自动自动调节原理系统图；
2）控制室设备平面布置图。
6 火灾自动报警系统 1）火灾自动报警系统图；
2）消防控制室设备布置平面图。
7 通信系统
1）电话系统图；
2） 站房设备布置图。
8 防雷系统、接地系统 一般不出图纸，特殊工程只出顶视平面图，接地平面图。
9 其他系统
1）各系统所属系统图；
2）各控制室设备平面布置图（若在相应系统图中说明清楚时，可不出此图）。
3.6.4 主要设备表 注明设备名称、型号、规格、单位、数量。
3.6.5 设计计算书（供内部使用及存档）
1 用电设备负荷计算。
2 变压器选型计算。
3 电缆选型计算。
4 系统短路电流计算。
5 防雷类别计算及避雷针保护范围计算。
6 各系统计算结果尚应标示在设计 说明了或相应图纸中。
7 因条件不具备不能进行计算的内容，应在初步 设计中说明，并应在施工图设计时补算。
3.7 给水排水
3.7.1 初步设计阶段，给水排水专业设计文件应包括设计说明书、 设计图纸、主要设备表、计算书（内部使用并存档）。
3.7.2 设计说明书
1 设计依据
1）摘录设计总说明所列批准文件和依据性资料中与本专业设计有关的内容；
2）本工程采用的主要法规和标准；
3）其他专业提供的本工程设计资料，工程可利用的市政条件。
2 设计范围
根据设计任务书和有关设计资料，说明本专业设计的内容和分工（当有其他单位共同设计时）。
3 室外给水设计
1） 水源：由市政或小区管网供水时，应说明供水干管的方位、接管管径、能提供的水量与水压。当建自备水源时，应说明水源的水质、水温、水文及供水能力，取水方式及净化处理工艺和设备选型等。
2）用水量：说明或用表格列出生活用水定额及用水量，生产用水水量，其他项 目用水定额及用水量（含循环冷却水系统补水量，游泳池和中水系统补水量、洗衣房、锅炉房、水景用水、道路、绿化洒水和不可预计水量等）；消防用水标准及用水量；总用水量（最高日用水量、最大时用水量）。
3）给水系统：说明生活、生产、消防系统的划分及组合情况，分质分压分区供水的情况。当水量、水压不足时采取的措施，并说明调节设施的容量、材质、位置及加压设备选型。如系扩建工程，还应对现有给水系统加以简介。
4）消防系统：说明各类形式消防设施的设计依据，设计参数，供水方式，设备选型及控制方法等。
5）中水系统：说明中水系统设计依据，水质要求，工艺流程，设计参数及设备选型，井绘制水量平衡图。
6）循环冷却水系统：说明根据用水设备对水量、水质、水温、水压的要求，以及当地的有关气象参数（如室外空气干、湿球温度和大气压力等）来选择采取循环冷却水系统的组成，冷却构筑物、循环水泵的型号及稳定水质措施。
7）当采用重复用水的系统较大时，应概述系统流程，净化工艺并绘制水量平图。
8）管材、接口及敷设方式。
4 室外排水设计
1）现有排水条件简介：当排入城市管道或其他外部明沟时应说明管道，明沟的大小、坡度，排入点的标高、位置或检查井编号。当排入水体（江、河、湖、海等）时，还应说明对排放的要求。
2）说明设计采用的排水制度、排水出路。如需要提升，则说明提升位置、规模，提升设备选型及设计数据，构筑物形式，占地面积，紧急排放的措施等。
3）说明或用表格列出生产、生活排水系统的排水量。当污水需要处理时，应分别说明排放量、水质、处理方式，工艺流程、设备选型、构筑物概况以及处理效果等。
4）说明雨水排水采用的暴雨强度公式（或采用的暴雨强度）、重现期、雨水排水量等。
5）管材、接口及敷设方式。
5 建筑给水排水设计
1）说明或用表格列出各种用水量标准，用水单位数，工作时间，小时变化系数，最高日用水量，最大时用水量。
注：此项内容在第3.7.232）中表示清楚时，则此款可不表示。
2）给水系统：说明给水系统的划分和给水方式，分区供水要求和采取的措施，计量方式，水箱和水池的容量、设置位置、材质，设备选型，保温、防结露和防腐蚀等措施。
3）消防系统：遵照各类防火设计规范的有关规定要求，分别对各类消防系统（如消火栓、自动喷水、水幕、雨淋喷水、水喷雾、泡沫、气体灭火系统）的设计原则和依据，计算标准，系统组成，控制方式，消防水池和水箱的容量、设置位置以及主要设备选择等予以叙述。
4）热水系统：说明采取的热水供应方式，系统选择，水温、水质、热源、加热方式及最大小时用水量和耗热量等。说明设备选型、保温、防腐的技术措施等。当利用余热或太阳能时，尚应说明采用的依据，供应能力，系统形式，运行条件及技术措施等。
5）对水质、水温、水压有特殊要求或设置饮用净水、开水系统者，应说明采用 的特殊技术措施，并列出设计数据及工艺流程、设备选型等。
6）中水系统：说明中水系统设计依据，水质要求，工艺流程，设计参数及设备选型，并绘制水量平衡图。
7）排水系统：说明排水系统选择，生活和生产污（废）水排水量，室外排放条件。有毒有害污水的局部处理工艺流程及设计数据。屋面雨水的排水系统选择及室外排放条件，采用的降雨强度和重现期。 8） 管材、接口及敷设方式。
6 节水、节能措施：说明高效节水，节能设备及系统设计中采用的技术措施等。
7 对有隔振及防噪要求的建（构）筑物，说明给排水设施所采取的技术措施。
8 对特殊地区（地震、湿陷性或胀缩性土，冻土地区，软弱地基）的给排水设施，
说明所采取的相应技术措施。 9 需提请在设计审批时解决或确定的主要问题。
3.7.3 设计图纸
1 给水排水总平面图
1）全部建筑物和构筑物的平面位置、道路等，并标出主要定位尺寸或坐标、标高，指北针（或风玫瑰图）等；
2）给水、排水管道平面位置，标注出干管的管径，流水方向、闸门井，消火栓井、水表井、检查井、化粪池等和其他给排水构筑物位置；
3） 场地内给水、排水管道与城市管道系统连接点的控制标高和位置；
4）消防系统、中水系统、冷却循环水系统、重复用水系统的管道的平面位置，标注出干管的管径。 2 给水排水局部总平面图
1）取水构筑物平面布置图，如自建水源的取水构筑物距离较远时，应单独绘出取水构筑物平面，包括取水头部（取水口）、取水泵房、转换闸门井、道路平面位置、坐标，标高、方位等，必要时还应绘出流程示意图，各构筑物之间的高程关系。
2）水处理厂（站）总平面布置及工艺流程图。如工程设计项目有净化处理厂（站）时（包括给水，污水、中水），应单独绘出水处理构筑物总平面布置图及流程标高示意图。各构筑物是否要绘制单线条的平、剖面图，可视工程的复杂程度而定。在上述图中，还应列出建（构）筑物一览表，表中内容包括建（构）筑物的平面尺寸、结构形式等。
3 建筑给排水平面图
1）绘制给排水底层、标准层、管道和设备复杂层的平面布置图，标出室内外接管位置、管径等。
2）绘制机房（水池、水泵房、热交换间 、水箱间，水处理间、游泳池、水景、冷却塔等）平面布置图（在上款中已表示清楚者，可不另出图）。
3） 绘制给水系统、排水系统、各类消防系统、循环水系统、热水系统、中水系统等系统原理图，标注干管管径，设备设置标高，建筑楼层编号及层面标高。
4）绘制水处理流程图（或方框图）。
注：对于简单工程项目初步设计阶段一般可不出图。
3.7.4 主要设备表 按子项分别列出主要设备的名称、型号、规格（参数）、数量。
3.7.5 计算书（内部使用）
1 各类用水量和排水量计算；
2 有关的水力计算及热力计算；
3 设备选型和构筑物尺寸计算。
3.8 采暖通风与空气调节
3.8.1 采暖通风与空气调节初步设计应有设计说明书，除小型、简单工程外，初步设计还应包括设计图纸、设备表及计算书。
3.8.2 设计说明
1 设计依据
1）与本专业有关的批准文件和建设方要求；
2）本工程采用的主要法规和标准；
3） 其他专业提供的本工程设计资料等。
2 设计范围 根据设计任务书和有关设计资料，说明本专业设计的内容和分工。
3 设计计算参数
1）室外空气计算参数。
2）室内空气设计参数（参见表3.8.1）。
表3.8.1 室内设计参数
夏季 冬季 房间名称 温度℃ 相对湿度% 温度℃ 相对湿度% 新风量标准 m3/h·人 噪声 db(a)
注：温度、相对湿度采用基准值，如有设计精度要求时，按士℃、%表示幅度。
4 采暖
1）采暖热负荷；
2）叙述热源状况、热媒参数、室外管线及系统补水与定压；
3）采暖系统形式及管道敷设方式；
4）采暖分户热计量及控制；
5）采暖设备、散热器类型、管道材料及保温材料的选择。
5 空调
1）空调冷、热负荷；
2）空调系统冷源及冷媒选择，冷水、冷却水参数；
3）空调系统热源供给方式及参数；
4）空调风、水系统简述，必要的气流组织说明；
5）监测与控制简述；
6）空调系统的防火技术措施；
7）管道的材料及保温材料的选择；
8）主要设备的选择。
6 通风
1）需要通风的房间或部位；
2）通风系统的形式和换气次数；
3）通风系统设备的选择和风量平衡；
4）通风系统的防火技术措施。
7 防烟、排烟
1）防烟及排烟简述；
2）防烟楼梯问及其前室，消防电梯前室或合用前室以及封闭式避难层（间）的防烟设施和设备选择；
3）中庭、内走道、地下室等，需要排烟房间的排烟设施和设备选择；
4）防烟、排烟系统风量叙述，需要说明的控制程序。
8 需提请在设计审批时解决或确定的主要问题。
3.9.3 设备表：列出主要设备的名称、型号、规格、数量等（参见表3.8.3）。
表3.8.3 设 备 表 设备编号 名称 型号、规格 单位 数量 备注
注：型号、规格栏应注明主要技术数据。
3.9.4 设计图纸
1 采暖通风与空气调节初步设计图纸一般包括图例、系统流程图、主要平面图。除较复杂的空调机房外，各种管道可绘单线图。
2 系统流程图应表示热力系统、制冷系统、空调水路系统、必要的空调风路系统、防排烟系统，排风，补风等系统的流程和上述系统的控制方式。
注：必要的空调风路系统是指有较严格的净化和温湿度要求的系统。当空调风路系统、防排烟系统、排风、补风等系统跨越楼层不多，且在平面图中可较完整地表示系统时，可只绘制平面图，不绘制系统流程图。
3 采暖平面图 绘出散热器位置，采暖干管的入口、走向及系统编号。
4 通风、空调和冷热源机房平面图 绘出设备位置、管道走向、风口位置、设备编号及连接设备机房的主要管道等，大 型复杂工程还应注出大风管的主要标高和管径，管道交叉复杂处需绘局部剖面。
3.8.5 计算书（供内部使用） 对于采暖通风与空调工程的热负荷、冷负荷、风量、空调冷热水量、冷却水量、管径、主要风道尺寸及主要设备的选择，应做初步计算。
3.9 概 算
3.9.1 设计概算是初步设计文件的重要组成部份。设计概算文件必须完整的反映工程 项目初步设计的内容，严格执行国家有关的方针、政策和制度，实事求是地根据工程所在地的建设条件（包括自然条件、施工条件等影响造价的各种因素），按有关的依据性资料进行编制。
3.9.2 概算的编制依据
1 国家有关建设和造价管理的法律、法规和方针政策。
2 批准的建设项目的设计任务书（或批准的可行性研究文件）和主管部门的有关规定。
3 初步设计项目一览表。
4 能满足编制设计概算的各专业经过校审并签字的设计图纸（或内部作业草图）、文字说明和主要设备表，其中：
1）土建工程中建筑专业提交建筑平、立、剖面图和初步设计文字说明（应说明或注明装修标准、门窗尺寸）；结构专业提交结构平面布置图、构件截面尺寸、特殊构件配筋率；
2）给水排水、电气、采暖通风、空气调节、动力等专业的平面布置图或文字说明和主要设备表；
3）室外工程有关各专业提交平面布置图；总图专业提交建设场地的地形图和场地设计标高及道路、排水沟、挡土墙、围墙等构筑物的断面尺寸。
5 当地和主管部门的现行建筑工程和专业安装工程的概算定额（或预算定额、综合预算定额，本节下同）、单位估价表、材料及构配件预算价格、工程费用定额和有关费用规定的文件等资料。
6 现行的有关设备原价及运杂费率。 7 现行的有关其他费用定额、指标和价格。
8 建设场地的自然条件和施工条件。
9 类似工程的概、预算及技术经济指标。
10 建设单位提供的有关工程造价的其他资料。
3.9.3 设计概算文件分为三种：单位工程概算书；单项工程综合概算书；建设项目总概算书。
总概算书由承担建设项目总体设计的单位负责编制。只承担单项工程设计而不承担总体设计的单位，只编制单项工程综合概算书。
建设项目若为一个独立单项工程，则建设项目总概算书与单项工程综合概算书可合并编制。
3.9.4 单位工程概算书 单位工程概算书是计算一个独立建筑物或构筑物（即单项工程）中每个专业工程所需工程费用的文件，分为以下两类： 1 建筑工程概算书；
2 设备及安装工程概算书。 单位工程概算文件应包括：建筑（安装）工程直接费计算表（见表3.10—2、3.10—3）、建筑（安装）工程人工、材料，机械台班价差表（见表3.10—4）、建筑（安装）工程费用构成表（见表3.10—5）。
3.9.5 单项工程综合概算书 综合概算书是计算一个单项工程（独立建筑物或构筑物）所需建设费用的综合性文件。 综合概算书由单项工程内各个专业的单位工程概算书汇总编制而成。
综合概算文件应包括：编制说明（见3.9.7条）、综合概算表（见表3.9—1）、有关专业的单位工程概算书（见3.9.3条）。
3.9.6 建设项目总概算书
1 总概算书由建设项目内各个单项工程的综合概算书和其他费用概算表汇总编制而成。
2 总概算文件应包括：编制说明（见3.9.7条）、总概算表（见表3.9—1）、各 单项工程综合概算书（见3.9.4条）、工程建设其他费用概算表（参照表3.9—5）、主要建筑安装材料汇总表（见表3.9—6）。独立装钉成册的总概算文件宜加封面、签署页（扉页）和目录。
3 总概算表的项目应按费用划分为以下六个部分：
1）工程费用（建筑安装工程和设备购置费用）
a） 主要工程项目：
b） 辅助和服务性的工程项目；
c） 室外工程项目（红线以内），包括土石方、道路，围墙、挡土墙、排水沟等各种构筑物、给排水管道、动力管网、供电线路、庭园绿化等工程；
d） 场外工程项目（红线以外），包括道路、铁路专用线、桥涵、给排水、供热，供电、通讯等工程（与主要工程项目一并立项报建的才列入）。
2）其他费用 不属于建筑安装工程费和设备购置费的其他必要的费用支出，如土地使用费、建设单位管理费、研究试验费、勘察设计费、人员培训费、办公和生活家具购置费、联合试运转费等等（具体内容按工程所在地区和主管部门规定执行）。
3）预备费用 a）基本预备费，指在初步设计及概算内不可预见的工程和费用；
b）价差预备费，是在建设期内由于人工、设备、材料、施工机械的价格及费率、利率，汇率等浮动因素引起工程造价变化的预测预留费用。此费用属工程造价的动态因素，应在总预备费中单独列出。
4） 固定资产投资方向调节税。
5） 建设期贷款利息。
6）铺底流动资金（生产或经营性建设项目才列入）。
3.9.7 主要建筑安装材料耗用量,一般应提供钢材、水泥（或商品混凝土）、木材和其它材料。
3.9.8 概算编制说明内容
1 工程概况：
2 编制依据。
3 编制方法。
4 其他必要的说明。
3.9.9 概算编制办法
1 建筑工程概算
1）主要工程项目的建筑工程概算应根据初步设计图纸计算主要工程量，按照工程所在地或主管部门规定的定额和取费标准编制；给排水、电气、暖通与空调、热能动力等专业的单位工程概算也可按类似工程预/概算、概算指标、技术经济指标等汁价依据编制；
2）辅助、附属或小型单项工程的建筑工程概算可按各类指标编制。
2 设备及安装工程概算 1）主要设备的购置费（含工器具购置费）根据主要设备表的设备项目，按设备原价、运杂费率编制。其安装工程费根据初步设计图纸计算主要工程量，按主管部门规定的定额和取费标准编制；
2）其他设备的购置和安装工程费可按类似工程预/概算、概算指标。技术经济指标等计价依据及主要材料表进行编制。
3 工程建设其他费用概算 按当地和主管部门规定的指标，以及建设单位提供的资料编制。
4 预备费 1）基本预备费：以建筑安装工程费、设备购置费、工程建设其他费之和为基数，乘以各地区或主管部门规定的费率计算；
2）价差预备费：价差预备费根据建设项目分年度投资额，按国家或地区建设行政主管部门定期测定和的年投资价格指数计算。
5 固定资产投资方向调节税 按国家各时期的有关规定计算。
6 建设期贷款利息：根据建设项目投资的资金使用计划，按建设单位提供或中国人民银行规定的贷款利率计算。计息贷款额在贷款当年按50%计算，在其余年份按全额计算。
关键词：属性证书；RBAC；X509v4；策略；访问控制；PMI
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10805-03
21世纪是信息时代，网络应用的日益普及与科技的快速发展，改变了人们的思维与行为模式，使得人与人之间的沟通更为迅速与便利，企业更运用资讯科技来提升自我的竞争能力和工作效率，以适应全球化趋势。互联网没有边界和国界，必定面临全球范围的攻击威胁为保护网络资源免受威胁和攻击，访问控制作为安全服务的重要部分越来越受到关注，RBAC（RoleBasd Access Control）作为一种新型的访问控制模型，以它独有的特点被广泛应用于各种信息安全的案例当中，而结合属性证书与基于策略的决策为RBAC应用带来了更大的安全性与便利性。
1 RBAC概述
1.1 网络安全服务
互联网没有边界和国界，必定面临全球范围的攻击威胁；为保护网络资源免受威胁和攻击，在密码学及安全协议的基础上发展了网络安全体系中的五类安全服务，国际标准化组织ISO已经有了明确的定义，它们分别是：(1)身份认证(2)访问控制(3)数据机密性(4)数据完整性(5)不可抵赖性。
1.2 访问控制模型
访问控制正是实现既定安全策略的系统安全技术,它管理所有资源访问请求,根安全策略的要求,对每个资源访问请求做出是否许可的判断,能有效地防止非法用户访问系统资源和合法用户非法使用资源。访问控制技术最早产生于20 世纪60 年代,随后出现了两种重要的访问控制技术:自主访问控制(Discretionary Access Control ,DAC) 和强制访问控制(Mandatory Access Control ,MAC) ,当前在信息系统开发中更应该关注基于角色的访问控制(Role - Based Access Control ,RBAC)。由于DAC 和MAC 安全性的缺陷及其基于用户的机制造成的添加用户和功能时操作的复杂性,现代信息系统广泛采用使用新型的访问控制技术RBAC。
1.3 RBAC模型
基于角色的访问控制(RBAC) 是由David Fenaiolo、Richard Kuhn 等提出的,它强调用户的权限不是由用户名而是由用户在组织中的角色决定的,通过角色间接地访问系统资源。由此可以看出,在RBAC 模型中主要存在三个实体:用户、角色和权限。RBAC的主要思想是权限与角色关联，而通过用户被指派给合适的角色后，用户与权限相关联，用户可以很容易地被重新指派到另一个角色，而角色也可以根据需要赋与新的权限，这样极大地减少了权限管理的复杂性，降低管理开销，由于具备灵活性，RBAC 更能适合于大中型企业的应用环境，尤其是网络环境的应用，并且RBAC 能直接支持三个著名的安全原则：最小特权、职责分离、数据抽象。目前对RBAC 已有广泛的研究, 专家和学者们也提出了一些RBAC 模型，Sandhu提出的RBAC96最有代表性。RBAC96 模型包括了四个不同层次，RBAC0 模型称为基本模型，它规定了任何RBAC 系统所必须的最小需求，RBAC1 称为层次模型，它在RBAC0 基础上增加了角色层次(Role Hierarchies)概念,RBAC2 称为约束模型，它在RBAC0 的基础上增加了约束(Constraints)概念，RBAC3 称为合并模型，它包括了RBAC1、RBAC2，由于传递性，RBAC3 也包括RBAC0。
其模型如图1所示：
图1 RBAC96模型
2 PMI构架与属性证书（AC）
2.1 属性证书（AC）概述
PKI 主要是为信息交流提供强有力的身份认证服务和基于身份的访问控制服务（Identity-basedAccess Control），但对基于角色的访问控制服务（Rule-based and role-based Access Control）却显示出其不足，网络应用需要一种高效的授权管理机制，特权管理基础设施 PMI 应运而生。与 PKI 使用公钥证书（Public Key Certificate，PKC）绑定用户身份类似，PMI 使用属性证书（Attribute Certificate，AC）来绑定用户属性信息。属性证书（AC）是一种数据结构，它将实体的权限和数字签名绑定在一起。该概念首先在X509证书规范中引入，并且在X509v4中进一步描述了它与身份证书的关系以及属性证书的使用模式。
AC 将用户的一组属性和其他信息通过认证机构的私钥进行数字签名，使其不能伪造，用于证书的扩展使用。属性证书建立在基于公钥证书的身份认证的基础之上，PKC主要用来标示用户身份，而AC用来标示用户所具有的属性，在RBAC应用中，属性可用来存储相应的角色信息与权限信息，实现用户与角色的关联和角色与权限的关联。
属性证书中包含的信息有：证书的版本号、证书所有者的信息、证书的签发机构、用来创建数字签名的算法、证书的序列号、有效期、属性、可选的证书签发机构的唯一ID号和可选的扩展域。X.509 中定义的 AC 格式：
2.2 PMI构架
PMI 是 由X.509 v4（2000）定义的一种授权机制，它在身份认证的基础上，以属性证书的形式来实现授权管理，包括属性证书生成、管理、存储及撤销。基于PMI技术的授权管理模式主要存在以下三个方面的优势：A.授权管理的灵活性基于PMI技术的授权管理模式可以通过属性证书的有效期以及委托授权机制来灵活地进行授权管理，从而实现了传统的访问控制技术领域中的强制访问控制模式与自主访问控制模式的有机结合，与传统的授权管理模式相比，采用属性证书机制的授权管理技术对授权管理信息提供了更多的保护功能，进一步增加了授权管理机制的灵活性，并保持了信任服务体系的相对稳定性。 B.授权操作与业务操作相分离C.多授权模型的灵活支持 。
常见的PMI模型如图2所示，在RBAC应用中，对属性证书的操作即映射为对用户角色及角色权限的管理。
图2 PMI模型
3 基于属性证书的RBAC的实现
3.1 以X509属性证书形式实现RBAC
RBAC模型使用两种属性证书对用户进行角色管理、对角色进行权限管理。一种是角色分配证书（Role Assignment Attribute Certificate）,其主体为用户，属性为分配给用户的角色，系统用此证书为用户分配角色；第二种是角色描述证书（Role Specificate Attribute Certificate）,其主体是角色，属性为分配给角色的特权,系统通过它来定义角色所具有的权限；两者通过角色标示符(OID)关联，从而实现用户-角色-权限的关联,如图3所示：
图3 Role Assignment AC 与 Role Specification AC关系
3.2 系统总体框架
无论哪一种访问控制授权方案都可以表示成如下的基本元素和抽象。如图4：
图4 访问控制基本框架
以用访问控制基本框架，同时以属性证书为ADF作决策的依据，现提出基于属性证书的访问控制框架。首先，要提供给用户一个登陆界面，用户通过user/password形式进行登陆，AEF根据用户登陆信息对LDAP服务器进行查询，获得用户的PKC,对用户身份进行认证，当然也可以由用户采用推模式（push mode）向AEF提交自己的PKC，但考虑便携性及分布应用，本系统采用拉模式(pull mode)由AEF负责查询LDAP服务器，获取用户相关的证书，之后对属性证书的获取方式也采用此模式，不再赘述。AEF对PKC进行解析后,将用户信息及用户所要访问的资源、对资源采取的操作等信息发送给ADF。ADF对收到的信息及系统具体环境信息进行综合，对照访问控制策略做出裁决，并将是否允许用户访问的最终裁决返回给AEF。AEF根据裁决执行用户的访问操作或返回用户拒绝信息。
以上是基于策略的授权认证，是系统的主要部分，它是建立在证书已发行到LDAP服务器基础之上的，而证书的发行与管理是系统的第二大模块，它相对较容易实现,可参照PMI规范设立管理证书的属性权威（AA）。证书发行机构同样是基于策略的，这样可以对一个域内用户、资源进行管理，同时还可以支持各种授权约束。结合证书管理和访问控制两大模块，提出系统总框架如图5：
图5 基于属性证书的RBAC系统总体框架
3.3 基于策略的授权与认证
基于策略的RBAC中，总的来说，策略指一组描述在特定范围内，满足何种条件下用户可以获得何种角色，可对那些客体采取哪些操作。策略由系统管理员制定，供ADF读取并以此为规范对用户的访问请求作出裁决。本系统定义了一组应用于X509 PMI的策略，它由一系列子策略组成，对主体、客体、动作、域、角色等进行了描述，采用了功能强大且易于理解的XML作为描述语言。它可以XML文件形式存放也可对其编码以属性证书的形式存放于LDAP。
(1)授权主体策略（Subject Policy） Subject Policy定义了可被授予角色的用户域。可用include与exclued标记来包括或排除子树，如下例，指定了用户域为除computer之外whut所有的department。
(2)角色继承策略（Role Hierarchy Policy） 此策略描述了角色间的继承关系，通过此策略可以实现RBAC模型中的角色继承。下例中Caption继承了Soldier的角色。
(3)动作策略（Action Policy）此策略定义了它所支持的所有操作，一个操作的最小访问粒度是对一个目标进行访问。每个动作都要有一个或多个参数，这个参数与从AEF传递到ADF的参数是相同的，下例中定义了以filename为参数进行读、写。
(4)客体策略（Object Policy） 同Subject Policy类似，指定客体域。
(5)角色分配策略（Role Assignment Policy）此策略定义了哪些角色可由那些SOA(根属性权威)分配给哪些主体，角色可否，分配有否时间限制。下例指出reader角色可由PolicyOwner分配给students,它在2006-09-01之前是无效的，且不允许角色。
(6)目标访问策略（Target Access Policy） 该策略描述了满足何条件时，那个角色可对那个客体域采取何种动作。这是通过两组语句来实现的，一组为判断语句，比较值为需满足的条件；另一组是一组角色、动作、客体域的集合，指定满足第一组条件后对目标访问所作的限制。下例中，reader在2006-1-1到2010-1-1间可在每星期1-5的早8点到晚7点间可进行图书阅读。
上述一系列策略的有机结合构成了基于策略的RBAC的基础，在RBAC模型中，各策略的工作情况如图6所示：
图6 各策略在RBAC应用中的作用
3.4 重要操作的具体实现方法
对LDAP查询可由JNDI(Java Naming and Directory Interface)实现， X509v4证书的生成、解析可应用第三方软件包如IAIK-JAC、PERMIS等,对XML文档的操作可由JSAX或JDOM实现，至于用户身份认证可应用PKI或SSL方式，或采用JAAS登陆模块。整个系统的部署可用JavaBean封装，部署于J2EE应用服务器上。
4 结束语
本文阐述了RBAC模型、属性证书的概念，可以看出用属性证来实现RBAC是十分可行的，这种方法既实现了RBAC的灵活性，又结合了属性证书的安全性。之后结合基本访问控制框架及属性权威，提出一个完整的基于属性证书的RBAC体系结构，详细分析了该系统的具体实现，尤其是基于策略的授权管理的观点，可以方便的管理一个域内的所有资源的访问控制。最后，给出了系统模块中主要功能的编程实现方法。总之，基于属性证书的RBAC可以有效而方便的对用户和权限进行管理，对资源访问进行控制，有较高安全性，是一种实用的资源访问控制方案。
参考文献：
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[5]D.W.Chadwick, A. Otenko, E.Ball. Implementing Role Based Access Controls Using X.509 Attribute Certificates[M].IEEE Internet Computing, March-April 2003, pp. 62-69.
【摘 要】信息构建作为一种新的信息管理理论,已经越来越多地被应用到图书馆中,也为数字图书馆的建设提供了全新的思路。对数据库与知识资源的整合利用,是数字图书馆建设中信息构建理论的具体应用。
关键词 信息构建；数字图书馆
一、数字图书馆的概念
对数字图书馆有两个方面的理解：一是将“数字图书馆”理解为“以数字形式存储和处理信息的图书馆”；而另一个认为数字图书馆是一个信息服务机构，该机构应该包括以数字化形式存储的所有类型的图书馆资料。基于这种理解，对“数字图书馆”的一个宽泛的描述是：“数字图书馆是网络环境下信息资源的组织形式，这一形式满足了分布式面向对象的信息检索需要。”
二、数字图书馆的特点
数字图书馆的主要特征是建立在网络技术基础上的数据信息系统，将分散于各种载体、不同地理位置的信息资源以数字化储存，以网络化形式相联结，提供给分散于不同地理位置的用户使用，实现资源共享。
数字图书馆具有以下五大主要特点：
（1）、信息资源数字化；
（2）、信息传递网络化；
（3）、信息利用共享化；
（4）、信息提供知识化；
（5）、信息实体虚拟化。
三、信息构建的概念及特点
1.信息构建的概念。信息构建最先由建筑师提出,并经过图书情报界的传播才得到全球的重视。信息构建领域非常重视信息组织、信息技术、可用性和用户体验、信息检索和知识管理的研究,这几方面无不是对原有图书馆学情报学研究客体的延伸和扩展。国外目前较为公认的IA定义是由L.Rosenfeld和P.Morville提出的:信息构建是一门组织信息和界面的艺术和科学,涉及组织系统、标识系统、导航系统和检索系统的设计,目的是帮助人们在网络和Web环境中更成功地发现和管理信息,有效地解决用户的信息需求。国内的周晓英教授将信息构建定义为“组织信息和设计信息环境、信息空间或信息体系结构，以满足需求者的信息需求的一种艺术和科学。”自2002年周晓英教授将IA译为信息构建后，国内对信息构建的理论研究主要集中在IA概念、IA特点、信息建筑师等相关概念的探讨上。不少学者认为，IA活动的主体是信息建筑师，客体是数据、信息、内容、结构和系统，服务对象是用户。
2.信息构建的特点。(1)突出以人为本。信息构建强调如何令信息可理解，实际上体现了一种“以人为本”的理念，人的信息需求都在发生变化。而lA关注这些变化，关注人的要求，无论是针对信息空间环境的结构化设计，还是针对信息内容的设计，IA的根本目的只有一个:便于用户获取、接受和使用信息。(2)注重信息表达。信息表达是信息构建的重要内容，同时也是决定信息集合能够被用户理解的关键因素。这样才能找到各种的全新组织模式，并且激发出新的思想和理解力。信息构建强调对信息本身的重视，正如信息构建的创始人沃尔曼将信息构建的实施者称为信息建筑师(informationarchitects)一样，他认为，“信息建筑师是一个把信息的内在模式加以组织，使复杂的事情变得清晰的人，他们构建信息的结构或信息地图，让别人找到通往知识的途径。”
3.信息构建的目的。信息构建的根本目的是为了满足用户对信息的获取和使用，在可操作层面上，lA包含了两个层次:一是化复杂为明晰，即通过提供访问路径，使信息可访问;二是使信息可理解，也就是用户的知识结构与信息内容之间的匹配。
四、信息构建在数字图书馆的应用
随着信息构建不断发展，知识构建的概念越来越引起人们的关注。知识构建(Knowledge Architecture，KA)是信息构建在20世纪90年代末期广泛兴起以后出现概念。一般而言，知识构建是基于IA基础之上的信息构建形式，它具有知识组织、知识导航、知识标识和知识检索的功能，是使知识更易于理解和吸收的工作理念、工作过程和工作方法。要将信息构建与知识构建相关联，就必须提及信息资源的开发链，即从“事实—数据—信息—知识—智慧—创新”的发展过程，从信息资源开发链来看，KA提供的是信息资源开发链较高端的部分。
数字图书馆的目标是在对各种文献信息进行组织和管理的基础上，最终实现对知识的管理。而在知识管理的全过程中构建本体论，可以实现对知识本身的揭示，实现数字图书馆对信息资源高层次的管理。在网络环境下借助相应的基于的本体论服务工具，可以使这一构建过程具有很强的可行性。
这种本体论方法与集中的数据库技术有显著的不同，它捕捉的是分布的而不是集中的知识，知识可以直接在它的初始位置被查找(如HTML网页)，而不是被分别到相应的数据库中才能查找。这种方法允许对知识进行推断，知识虽然没有明确表达出来，但却可以根据一般性的知识进行推导。
在分布式的网络环境下，需要管理的知识资源分布在网页中，可以在网页中添加本体论的标识语句，如在HTML中对被描述的信息客体添加本体论的onto语句。在标准的Web浏览器如Netscape或Explorer中，onto语句的添加并不影响HTML文件的视觉效果，这样做只是使得主题事物知识的智能Web查找可视化。同时，这可以直接使用(再利用)语句体中的文本知识，避免了知识标注者重复表示相同的信息。
使用者在标注和查询的过程中可以使用本体论标识语句，本体论元数据表示的是概念的等级关系，这种等级关系至少容易满足用户的两种需求:(1)浏览某一类的周围类目，以便寻找最合适的形成某一提问的类;(2)浏览全部等级，以便快捷地完成由一个等级向另一个等级的导航。
在网络环境下可以使用基于本体论的服务Ontobroker，它由三个部分组成:网络爬虫(Ontobroker)、推理引擎及查询界面。首先，Ontocrawler通过标识的网页进行查找并收集标注的知识片断。其次，将知识片断转化为以Ontocrawler所使用的表述语言规范成的事实。不论是推理引擎还是查询用户都不需要了解因特网上事实表述的句法，只有标注者必须使用标注语言。推理引擎收到用户的提问后，利用两个信息源来推导答案，即主题事物的本体论和Ontocrawler中的事实。推理引擎的基本推理机制类似于知识库中的智能推导系统。
由于信息资源组织在数字图书馆中的重要作用，开发科学有效的信息处理工具已成为数字图书馆研究的一个重点。本体论的构建弥补了现有手段描述信息客体功能上的不足，它既从宏观上为信息资源的有效组织提供了指导思想，也从微观上构成了描述信息客体的标准和技术。
参考文献
[1]鞠延玲.近五年我国信息构建研究述略[J].图书馆学刊.2008.(4)
关键词：数据挖掘 数字图书馆 应用研究
中图分类号：G25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0193-01
在现代科技带动下，图书馆也向信息化、自动化与数字化的方向迈进。数据挖掘就是在这个时代应运而生的，如今，它已经在金融业、销售业、建筑业等行业取得了许多成功，为这些领域的更快更好发展立下了汗马功劳。目前，互联网上的数字图书馆数量与日俱增，因此数字图书馆的数据挖掘技术就具有很重要的意义。数据挖掘技术在数字图书馆中的应用，将为数字图书馆在图书资源组织管理、服务质量的提升与服务方式的扩展等方面提供有力的技术支持。
1 数据挖掘概述
数据挖掘这个技术是近几年来从计算机科学研究中发展出来的一个分支学科。具体是指从海量数据中提取或挖掘出隐藏的信息。所有信息载体或信息存储上都可以使用数据挖掘技术。数据挖掘的整个过程是由准备数据、数据采集、显示结果与解释分三个部分组成的。整个采集过程是对数据的循环精练过程，离不开人为的操作。数据挖掘技术大大降低了从大型数据库中挖掘出有用信息的难度，采集人员并不需要有很强的数据分析和数据统计的能力。数据挖掘与知识挖掘既存在一定联系，同时又有一些差别。通常认为数据挖掘是知识挖掘过程的一个基本过程，它采用特定算法把数据从数据库中采集出来的模式，最后再经过系统解释与翻译功能把这种模式变换成用户能够理解的信息。另外，数据挖掘的过程是随机发生的，用户预先不能知道结果;信息检索的初衷是帮助用户从大量数据中挖掘出满足其查询条件的信息，而数据挖掘是把文档内隐藏的知识提取出来。这两个系统是相辅相成的。因此可以利用数据挖掘的研究结果来提高信息检索的效率与准确度，优化检索结果的显示，使信息检索系统更优良、更全面。
2 数字图书馆的定义
如今对掘数字图书馆的定义有很多，总体概括起来，数字图书馆就是依靠计算机互联网络、信息检索技术、图书分类技术、管理等技术，把图书整理、保存、保护、数字信息收集与使用等功能融于一体的综合智能数字信息管理与服务中心，这里包含了计算机网络、人工智能、数据库、图书情报学等最新技术。数字图书馆是基于本着尽最大可能满足用户的所有需要，方便用户使用的宗旨，向用户提供能够满足特定需求的优质服务，同时它又能够培养用户个性，引导用户的需求，这种方式大大促进的现代图书馆的发展。促进人类文明的进步。如今国内外数字图书馆的数量显著增加，对信息服务系统的研究也越来越深入，信息服务的应用也更加广泛。
3 数据挖的功能特性
（1）聚类。聚类就是把所有数据个体根据它们所具有的相同特点归纳在一起，形成一组具有特定属性的数据群组，同种类聚类就是把同一种类的数据放在一起，不同类聚类则是把不同种类的数据放在一起。，这样就能反映出同种事物的共同属性与不同事物间的差异属性。通过这种方式，数据库中的数据就会被划分成许多有特定属性的子集。
（2）关联分析。它反映了各数据单元间关联的信息，如果一组数据多项属性都存在关联，那么其中某一项的属性就可根据其他一些属性来判断分析。
（3）概念描述。概念描述就是对某类对象的本质进行探讨分析，并总结这类对象的相关特点，概念描述有区别描述与特征描述两种，前者描述不同类对象间的差别，后者则是描述某类对象的相同特征，最后形成一个类的特征性描述，并且只涉及这类对象中全部对象的共同特性。
（4）预测趋势与行为。数据挖掘系统能够以时间为依据，从过去或当前的大型数据库中自动挖掘未知信息来预测以后的信息。
（5）偏差检测。数据库中的数据也会发生错误，从数据库中检测这些错误是非常重要的，因为错误中也包括许多隐藏的信息。
4 数据挖掘在数字图书馆中的应用
数字图书馆旨在将不同区域不同属性的数字信息资源进行整合从而达到用户共享的效果。它主要是一种通过数字技术将信息进行整合处理从而使得用户方便浏览。根据处理对象的属性差异，可以把数字图书馆数据挖掘基本分为三类：结构挖掘、内容挖掘与用户使用记录挖掘。结构挖掘是从web文档中结构下手，除文档中的超链接结构，更对文档内部结构以及目录路径结构进行挖掘。内容挖掘即对web文档中的内容信息进行挖掘。而用户使用记录挖掘则是对于一些服务器上的用户注册信息购买记录等数据进行挖掘。
4.1 进行结构挖掘
对数字图书馆等结构挖掘主要是通过网页的链接和组织结构从而能够发现图书馆页面的结构模式并且对此进行分类和聚类并加以分析，这样可以使得更好的对网络建设提供指导以及方便通过超链接等方式从而分析各学术未来发展。
4.2 进行内容挖掘
内容挖掘主要包含如下几点，首先是组织文献数据。通过对数字图书馆内文件的组织分类，将其分为若干个组，充分区分好各个组所涉及的内容。这样就可以大大缩短用户搜索所需时间，用更短的时间找到更准确的内容。第二是对特征的自动提取和描述。可以由一个内容分析器来从中分析并且提取充相关的内容特征，用户采取提取特征后才能更加准确快速的实现信息定位。其三是自动采集整理专题信息。这主要是通过对图书管内的海量信息进行了解，并且能够从中挖掘到一些有规律的信息反映给用户，从而使得用户无需浏览大量无用信息，能够自动捕捉提取概要信息。
4.3 进行用户使用记录挖掘
由数字图书馆的海量访问信息中归纳出图书馆用户的访问规律信息，运用关联性法则与聚类法则，将不同类型用户需求进行分类总结，提供针对服务，从而提高浏览速度优化用户体验。同时还应当鼓励用户建立自己的Web站点从而更好的了解到使用数字图书用户的了解意向，更能由此推析出未来发展趋势，进而研究出其行为规律。
5 结语
通过将数据挖掘技术引入数字图书馆这一举措，能够大大提高数字图书馆的信息资源量，优化图书馆的信息服务的质量，用户可以更方便、更多的获取想要的知识，同时图书馆的业务范围也将得到大幅度扩展，为图书馆带来巨大的经济与社会效益，达到双赢的效果。但数据挖掘终究是一种新兴的智能科技产物，它的发展还是有很多挑战与难题需要面对。如何将数据挖掘系统更好的应用到数字图书馆中还需要进一步的探讨与研究。
参考文献
[1] 周文云.数据挖掘在数字图书馆个性化服务中的研究与应用[J].军民两用技术与产品，2012（1）：56.
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