基于SOA的政务信息资源交换平台的设计与实现

湖南大学 硕士学位论文 基于SOA的政务信息资源交换平台的设计与实现 姓名：王守选 申请学位级别：硕士 专业：@ 指导教师：彭蔓蔓;廖钢 20070705

基于 SOA 的政务信息资源交换平台的设计与实现
摘
要
我国电子政务经过多年发展已取得了很多成果，积累了大量的信息资源。如何保障 实现电子政务信息资源的有效开发利用，已成为政府信息化建设的重大课题。本文简要 说明了我国电子政务中信息资源的建设与整合中存在的问题， 研究分析了数据交换系统 在政务信息资源开发利用中的意义。 本文首先介绍了面向服务的架构（SOA） 、可扩展标记语言（XML） 、.Net 框架等当 前先进 IT 技术，并重点对 SOA 的基本特性、SOA 设计模式进行了探讨，强调其在当前 政府信息化环境中实现数据共享和集成的关键技术支撑作用。本文以此为主要技术手 段， 提出了整合政府各部门各系统的信息资源， 建立一个完整的政务信息资源交换平台， 并注重实际应用要求，设计并实现了一个具有实际意义的数据交换平台（PowerDX） 。 PowerDX 是一个基于 SOA 设计模式和.Net 技术平台的应用软件，它提供了满足数 据交换的采集、传输、加工、安全等一般功能要求，符合我国电子政务信息资源共享的 要求和发展趋势。其最突出特点为： 1、 针对信息资源开发利用要面对的标准化难题， 在 PowerDX 中能够对信息资源的 分类和目录的定义、维护，从而实现对需交换信息资源的动态、灵活管理； 2、 PowerDX 的数据交换路由设置，满足了电子政务信息资源建设“一数一源、一 源多用”的建设原则； 3、 PowerDX 充分考虑当前政府部门间应用系统的松散关系，依托 SOA 的特性充 分适应不同技术平台上的交换接入和多样的数据交换方式， 更加容易达到应用集成的目 的； 4、 采用 XML 格式作为平台内统一开放的标准，从而摆脱特定数据格式的局限性。 本文的研究结合了电子政务建设和信息化技术的现状，非常注重当前应用效果，而 使这项工作更具现实意义。同时，其设计思路和模型对于其他行业的信息化应用，也有 相当的应用价值。 关键词：面向服务的架构；可扩展标记语言；数据交换；政务信息资源；应用集成
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Abstract
After years of development, e-government has gained a lot of achievements in China, and a great deal of information resources and experience have been accumulated. How to ensure the achievement of the effective development and utilization of information resources has become one of the key subjects for government information construction. In this paper, the existing problems of the construction and integration in e-government information construction are briefly enumerated, and the significance of the data exchange system in the development and utilization of information resources is analyzed. This paper introduces advanced IT technologies ,such as Service-oriented Architecture (SOA), Extensible Markup Language (XML) and .Net Framework, and focuses on the basic characteristics and design patterns of SOA, emphasizing its key tech-supporting role during the realization of data-sharing and integration in the atmosphere of e-government. In addition, on the basis of SOA, we put forward an integrated government information exchange platform to integrate the information of subsystems. The design and implementation technology of PowerDX, a practical data exchange platform, was introduced. PowerDX is an application software based on SOA design pattern and .net technology platform. It has provided common functions such as acquisition, transmission, processing, security and so on to satisfy the requirements of data exchange, according with the demands of electronic information sharing resources and development trends. The most outstanding characteristics are: 1. Aiming at the standardization of the exploitation of the information resources, the definition and maintenance of classification and catalogue for information resources are provided in PowerDX, thus realizing the dynamic and flexible administration of information resources. 2. The routes of the data exchange satisfies the principle of the e-government information resource building, “One data one resource, one resource more usage”. 3. Fully considering the loose relationship of application system between the current government departments, PowerDX relies on SOA to fully adapt to the characteristics of different technology platform on the access and exchange of a variety of data exchange , making it easier to achieve the objective of application integration. 4. The whole platform uses XML format as the unified and open standard, extricating a particular data format limitations. This study combines the building of e-government and information technology in the status quo, pays great attention to the current application, so it has more practical significance. Meanwhile, its design and model have great effect on applications of information technology in the other industries . Key words: SOA, XML, data exchanging, information resource of e-government, application integration
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插图索引
图 2-1 SOA 概念模型........................................................................................................ 9 图 2-2 SOA 层次结构........................................................................................................ 9 图 2-3 基于服务的应用集成示意.................................................................................. 11 图 2-4 .NET Framework 环境 ......................................................................................... 14 图 2-5 应用程序环境下 J2EE 和.Net 的等同组件 ....................................................... 15 图 3-1 目录体系服务模型.............................................................................................. 17 图 3-2 数据交换总体结构.............................................................................................. 20 图 3-3 数据交换概念模型.............................................................................................. 20 图 3-4 信息资源集中交换模式...................................................................................... 21 图 3-5 信息资源分布交换模式—无中心交换.............................................................. 21 图 3-6 信息资源分布交换模式—有中心交换.............................................................. 21 图 3-7 混合交换模式的一种实现方式.......................................................................... 21 图 4-1 数据交换处理模型.............................................................................................. 25 图 4-2 图 4-3 图 4-4 图 4-5 图 4-6 图 4-7 图 5-1 图 5-2 数据交换平台分层模型...................................................................................... 26 数据交换平台总体结构...................................................................................... 27 数据交换处理设计示意...................................................................................... 27 数据交换平台部署模型...................................................................................... 28 服务管理实现示意.............................................................................................. 30 SOAP 的消息基础架构 ...................................................................................... 42 湖南省电子政务数据交换平台部署结构.......................................................... 46 湖南省信息数据交换模型.................................................................................. 47
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学位论文原创性声明
本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写的 成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日
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第1章
1.1 研究的背景及意义
绪论
信息资源作为生产要素、无形资产和社会财富，与人力、物质、能量等多种资源一 起，共同构成了支撑现代经济社会发展的资源体系，在资源利用结构中具有不可替代的 地位，对经济社会发展的作用日益重要，已经成为政治、经济、文化和军事等领域的国 际竞争焦点，也是衡量信息化发展水平的重要标志。政务信息资源是一个国家信息资源 的主要组成部分， 是政府部门在履行管理国家行政事务职责的业务过程中和政务信息化 过程中产生的、有利用价值的、数字化、网络化的信息内容。 中办发[2004]34 号文件《关于加强信息资源开发利用工作的若干意见》 ，把信息资 源的开发和利用提到了前所未有的战略高度。 政务信息资源是国家信息资源的主要组成 部分，从数量上约占到全社会信息资源总量 80%[1]，在国家政治、经济、科技、军事、 文化领域中具有重要的战略意义，并对政府部门、企事业单位、公众个人的社会、经济 活动产生重大的作用和影响。 当前面临的任务是依托统一的电子政务网络平台和信息安 全基础设施，建设政务信息资源目录体系和交换体系，支持信息共享和业务协同，整合 推进电子政务应用项目的互联互通， 促进政府职能转变， 提高对社会和公众的服务水平。 国家“十一五规划”中指出电子政务建设应： 一、明确战略定位，制定发展战略，要以政府信息资源开发利用为主线，以增强政 府服务能力为核心，整合推进一批应用项目的互联互通； 二、探索适合中国国情的电子政务发展道路。要以需求对象的应用为导向，提高资 源的使用效率，把有限的资金放到关键的应用建设上； 三、与行政管理体制改革紧密结合，推进政府职能转变； 四、以服务群众为宗旨，提高电子政务的绩效。 在 2006 发布的《2006-2020 年国家信息化发展战略》和《国家电子政务总体框架》 中，都把政务信息资源提到了至关重要的位置，并明确要求建设政务信息资源目录体系 和政务信息资源交换体系。 为了适应国家信息化建设重心由信息技术向信息资源转移的 战略性结构调整要求， 充分发挥信息资源开发利用在信息化和电子政务建设中的重要作 用，为社会发展和经济建设服务，本文研究的提出正是为了满足对政务资源的开发利用 要求，实现政务信息资源的跨部门交换共享。
1.2 国内外研究动态
关于电子政务（ Electronic Government）的概念，国内外没有形成统一的表述，如 政府办公自动化、电子政府、数字政府、政府信息化等。随着时代的发展，电子政府的 概念和内涵还在不断深化和拓展，但其基本的内涵是一样的。即“电子政务是政府机构 利用网络通讯与计算机等现代信息技术将其内部和外部的管理和服务职能进行无缝隙 集成，在政府机构精简、工作流程优化、政府资源整合，政府部门重组后，通过政府网 站大量频繁的行政管理和日常事务按照设定的程序在网上实施，从而打破时间、空间及 部门分割的制约，全方位的为社会及自身提供一体化的规范、高效、优质、透明、符合
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国际惯例的管理和服务”[2]。
1.2.1 国外电子政务发展情况
将现代信息技术应用于政府的各项业务，实现政府业务过程的信息化，在发达国家 已经有了近五十年的历史。近五十年来，计算机在政府中的应用从数据处理开始，逐步 向管理信息系统和决策支持系统发展，已经取得了相当可观的成就。但是，这还不是现 代意义上的电子政务。自从克林顿在 1993 年提出电子政务的概念以来，电子政务这个 提法为世界各国所接受[3]。 20 世纪 90 年代以来，欧美等主要国家电子政务建设一般都遵循以下指导原则：围 绕民众的需求和选择来发展和提供服务，建立“以民众为中心的政府” ；提高政府及其 服务的可接近性和易获得性；确保政府信息和服务的公众性，消除数字隔离；注重信息 的有效利用，提高信息利用率。 当前，电子政务在世界范围内的发展有两个主要的特点。第一个特点是以互联网为 基础设施，构造和发展电子政务。这主要是因为近年来互联网的迅速普及和发展，使人 们看到了互联网的巨大潜力及在帮助政府实现与企业和居民的互动方面所具有的不可 替代的优越性。因此，以互联网为基础的电子政务的发展受到了世界各国普遍的重视， 成为继电子商务之后信息化的最为重要的一个领域。第二个特点是，就电子政务的内涵 而言，更强调政府服务功能的发挥和完善，包括政府对企业和对居民的服务以及政府各 部门之间的相互服务。之所以会出现这样一个特点，是因为许多发达国家已经基本上完 成了政府内部业务过程的计算机化；另一方面，也是因为互联网为重新构建政府和构建 政府、企业、公民三者之间的互动关系提供了一个全新的机会。下面列举几个较发达国 家的电子政务建设情况： （1）德国 德国总理施罗德 2000 年 9 月 18 日发布了“联邦在线 2005”计划，决定要求联邦政 府到 2005 年所有政务实现网上办公。 “联邦在线 2005” 是联邦政府为使德国成为信息化 社会所制定的重要规划和政策。它确保公民、企业、院校及其它管理机构能更方便、快 捷和花钱最少却最有效地享受联邦政府的各种服务。 德国政府推出的一句颇为吸引人的 口号是： “让数据而不是让公民跑路” 。它将增加国民对联邦政策及管理的满意程度，并 提升德国作为一个工业化国家的地位。 “联邦在线 2005”是一个庞大的系统工程，它不仅仅是一个信息技术项目，而且还 涉及政府管理的革新以及行政管理的调整。其服务范围包括：提供信息咨询、提供与各 类机构的合作、实行一般申请程序、办理促进项目、实施采购计划、实施行政监督等， 其中大量的业务集中在信息服务、申请事务和办理经济技术促进项目等三个方面，约占 总数的 73%。按所采用技术的复杂性，376 个基础服务项目划分为 3 个等级，即“容易” （占服务项目的 49％） ， “中级” （占服务项目的 38％）及“复杂” （占服务项目的 13％） 。 这一等级划分表示执行项目所需时间的不同，从半年到 2 年不等。该项目的用户分 4 个 层次，即，8200 万公民，16 个联邦州数千个地方政府以及欧盟，1 万户大型企业及 1200 万职工，330 万户中小企业及 1800 万职工[4]。 （2）加拿大 加拿大已经建成了连通全国的信息高速公路体系， 这些网络基础设施的建设由加拿
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大本国的北方电信等高技术企业承建，为全国政府和民间提供稳定高速网络的同时，由 于设备是国产的，核心技术在自己手里，所以安全性也有保障。政府花大力气兴建的网 络基础设施有力地推动了整个社会的信息化发展。 从个人电脑的保有量和上网的人数来 看，加拿大都在世界范围内名列前茅。完善的个人信用体系和电子银行系统，更为电于 商务和电子政务的开展铺平了道路。 加拿大的电子政务是从 20 世纪 90 年代初发展起来的．其间经历了信息上网阶段， 加强通信功能交互功能阶段，目前正处于增加服务完善网上交易交割功能阶段，其最终 目标是实现电子民主。也就是实现网络上的信任隐私性和定制服务。例如，加拿大计划 在 2010 年实现电子选举。加拿大每年投入巨资，推动电子政务的发展。全国统一的电 子政务领导机构为财政部下属的信息官员办公室， 信息官员直接和各部部长以及各级政 府负责人联系，运用经济杠杆管理全国的电子政务推广工作。联邦政府指导各级政府的 网上建设，它通过建立一个好的模式，希望各级政府参照做自己的在线服务，以期建立 统一的界面风格，统一的服务模式，统一的系统架构，便于互通互联，并由联邦来负责 这部分的财政支出。但是，由于加拿大各级政府相对独立，实施电子政务的时间进度不 同，推进力度也不同，所以各级政府的电子政务工作流程，使用数据库操作系统都有所 不同。目前，在信息官员办公室的统一领导下，联邦政府正在下大力气实施网络整合工 作，推动互联互通，建立中央的处理系统，中央集中式的资料库，并已取得了很好的效 果[4]。 （3）美国 美国电子政务很大程度上正在成为全球电子政务建设的模板。 作为电子政务的领导 者， 从 1993 年到 2001 年美国联邦政府已经发布了 1300 多项电子政务相关的实施项目， 取得了举世瞩目的成就。由于电子政务的实施，1992 年到 1996 年，美国政府的员工减 少 24 万人，关闭了 2000 多个办公室，减少了开支 1180 亿美元。在对居民和企业的服 务方面， 政府的 200 个局确立 了 3000 条服务标准， 作废了 1.6 万多页过时的行政法规， 简化了 3.1 万多页规定。美国政府在信息技术方面的花费在 2002 年约 48 亿美元，2003 年约 52 亿美元，其中有很大一部分用于电子政务推广。 美国政府网站的成熟性在全球是最高的，联邦政府一级机构已经全部上网，政府网 站的内容十分丰富有效。当前，美国电子政务的主要目标是促进联邦政府、州政府和地 方政府之间的协同、提升行政管理绩效、鼓励更多的公民使用电子服务和参政议政。美 国电子政务发展的主要历程为： 1997-1998 年，大力推行信息高速公路工程； 1998-1999 年，建立、完善各州政府网站，信息发布； 2000-2003 年，联邦机构全部实现上网办公； 2006 年， 美国各级政府将接获三亿三千三百万份企业和民众经由线上提出的申请或 报告，政府当局也将在全美各地推出将近一万四千种在线申请服务[4]。 （4）英国 英国从 1994 年开始电子政务建设，电子政务发展晚于美国，却大有后来居上的态 势。2000 年开通的英国在线网站将 1000 多个政府机构的机构送上了互联网，用户可以 从这个网站获取就业、理财、旅行、生活等政府信息与服务。据《应该在线 2001 年度
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报告》公布的数据显示，截止 2001 年 9 月，应该已经具有覆盖应 60%家庭的宽带接入 能力； 有 38%的英国家庭和 51%的成年人使用互联网； 有 190 万中小企业接入了互联网， 超过了应该信息化建设的预定目标。据德勒公司的调查显示，2002 年英国已经有 60% 的政府机构的互联网服务网站已经开通或正在建设。在电子政务建设方面，英国政府先 后制定 《政府现代化白皮书》 、 《信息时代公共服务战略框架》 和 《21 世纪政府电子服务》 等一系列的规划。为了加快电子政府的发展，为尽可能多的英国家庭都能通过互联网与 政府打交道， 2000 年英国政府制定了 “在 5 年内使每个英国家庭都能上网” 的宏伟计划。 如今，英国已经有 40%的政府服务可以通过互联网提供给公众，这远远超过了预先设定 的目标，而且照此发展下去，到 2002 年，英国的政府上网率可能达到 75%。另外，英 国已于 2001 年 1 月启动政府的网关，该网关把公民网站、商业和部门网站与政府的办 公系统等安全的连接到一起，以提供每年 365 天和每天 24 小时的“无缝”服务[4]。 （5）日本 日本政府在 2000 年提出了电子化日本（e-Japan）口号，以期在五年内实现日本电 子化。其中很重要的一项就是实现电子化政府，即全面推广电子政务。日本政府 2000 年 3 月正式启动了“电子政务工程” 。这项电子政务工程的主要内容是通过因特网等网 络办理各种申请、申报、审批等手续，实现政府网上采购计划。为了加速政府信息化、 电子化的进程，该工程在 2003 年以前就全面投入实际使用，日本政府可以在网上办理 申报税金、递交有价证券报告、核电站建设、出口产品审批等政府各部门的 3000 多项 业务，政府网上采购计划也全面实现了。为了保证电子政务的可靠性和安全性，日本政 府于 2003 年 3 月向国会提出了《电子签名与认证法案》 ，从而使电子签名具有同本人签 字、盖章等同的法律效力。为实现其目标，主要采取了以下措施：1、中央和地方政府 之间的管理数字化，所有管理工作必须改革，尽量减少纸张的使用；2、公众服务数字 化，到 2003 年要求所有现有管理程序通过 internet 实现。并且要求地方政府和中央政府 同步，为本地居民提供相应服务；3、提倡民众使用数字化服务；4、为地方政府改革提 供支持；5、改革现有政府机构和管理系统。按照该项工程的计划，日本政府将在 2005 年以前让政府各部门的主要业务全部通过互联网进行， 这标志这日本讲全面进入办公电 [5] 子化、无纸化化时代 。
1.2.2 我国电子政务发展情况
我国的政府信息化建设是沿着“机关内部办公自动化”——管理部门的电子化工程 （如“金”字工程）——“全面的政府上网工程” ，这一条线展开的。总的说来，我国 的政府信息化进程共经历了四个阶段，即起步阶段、推进阶段、发展阶段、高速发展阶 段。 一、起步阶段（20 世纪 80 年代初-20 世纪 90 年代初） ，中央和地方党政机关所开 展的办公自动化(OA)工程，建立了各种纵向和横向的内部信息办公网络。1992 年，为 了推进政府机关的自动化程度，在政府机关普及推广计算机的使用，国务院办公室下发 文件《国务院办公厅关于建设全国政府行政首脑机关办公决策服务系统的通知》 。在此 此文指导下，全国政府系统信息化建设取得了长足的发展。 二、推进阶段（20 世纪 90 年代初-20 世纪 90 年代末） 1993 年，国务院信息化工作领导小组拟定了《国家信息化“九五”规划和 2010 年
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远景目标(纲要)》 ，国务院要求当时的电子部与有关部委大力协调，抓好几项重大的信息 工程。 1993 年底， 为适应全球建设信息高速公路的潮流， 中国正式启动了国民经济信息化 的起步工程——“三金工程”，即金桥工程、金关工程和金卡工程。三金工程是我国中央 政府主导的以政府信息化为特征的系统工程，是我国政府信息化的雏形。在部分“金” 字工程推动下，部分政府部门的网络建设，电子化的深度都得到了一定的发展，并积累 了一定的经验。 三、发展阶段（1999 年-2001 年） 1999 年 1 月，40 多个部委的信息主管部门共同倡议发起了“政府上网工程” ，其目 标是在 1999 年实现 60％以上的部委和各级政府部门上网，在 2000 年实现 80％以上的 部委和各级政府部门上网。通过启动“政府上网工程”及相关的一系列工程，实现我国 迈入“网络社会” ，提供政府信息资源共享和应用项目，政府站点与政府的办公自动化 连通，与政府各部门的职能紧密结合，使政府站点演变为便民服务的窗口，实现人们足 不出户完成与政府部门的办事程序。利用政府职能启动行业用户上网工程，如“企业上 网工程” 、 “家庭上网工程”等，实现各行各业、千家万户联入网络，通过网络实现信息 共享、多种社会功能，形成“网络社会” 。 据统计，我国目前已有 70%以上的地市级在网上建立了办事窗口，政府网站也已经 多达 3000 多个。在“政府上网工程”的推动下，网络建设获得了长足的进展，政府信 息化的必要条件已经具备。 四、高速发展阶段（2002 年-至今） 国家不断培育政府信息化发展的宏观环境。 2002 年是政府信息化逐渐由 “由概念变 成现实，由争论转入实施，由含混转为清晰”的一年。从“割据”向“统一”发展。 我国政府信息化经过近 20 年的发展，已经取得了阶段性的成果：各类政府机构 IT 应用基础设施建设已经相当完备，网络建设在“政府上网工程”的推动下已获得了长足 的进展，大部分政府职能部门如税务、工商、海关、公安等部门都已建成了覆盖全系统 的专网。 早期启动“金”字工程已经发挥作用，其他“金”字工程也已陆续启动。 “税工程” 二期在遏制骗税和税款流失上取得了显著的收效。 2001 年由国家税务总局稽查局督办了 57 起虚开发票案件，57 起虚开发票案件共涉及 113 户企业。其中，属于 2000 年金税工 程开通以前虚开的有 40 户，2001 年上半年虚开的有 68 户，2001 年 7 月 1 日金税工程 全面开通后，下半年虚开的只有 5 户。可见，金税工程实施后，案件数量明显下降。“金 财”工程、 “金盾”工程也已经陆续启动； “金水”工程、 “金质”工程被列为重点发展的 十二个业务系统之一。 地方政府建设数字城市的步伐也明显加快，上海、深圳、广州、天津等沿海开放城 市纷纷提出建设数字化城市或数码港的概念， 其中电子政务的建设是数字城市建设的核 心内容之一。有些地方政府明确提出了建设电子政务的时间表，如北京市提出电子政务 具体目标是：力争用两年时间，到 2002 底初步实现政府面向企业和市民的审批、管理 和服务业务上网进行，政府内部初步实现电子化和网络化办公；在此基础上，再利用三 年时间，到 2005 年底建成体系完整、结构合理、高速宽带、互联互通的电子政务网络
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体系，最终建成北京市政务系统共建共享的信息资源库，全面开展网上交互式办公[5]。 综合所述可以看出，国外的电子政务起步比我们早，发展也比我们快，而近年来， 国内电子政务建设也取得了较大进展。在电子政务平台上，各政府部门建设的应用系统 和业务系统日益增多，对于提高行政效率和公共服务水平，加强了监管能力起到了一定 的成效。国外政府的意识形态和组织架构与我国有着较大的区别，并且没有形成一个可 以提供满足其他国情实施的方案，因此，我们已经走出了一条具有我国特色的电子政务 建设道路。 现在的主要问题是大多数部门的业务系统都是根据各自业务实际情况自主开 发的，缺乏统一的标准和统一的规划，而且由于部门垄断和行政体制条块分割现象的存 在，各部门的数据资源无法共享，业务系统无法互联互通，形成一个个“信息孤岛” ， 造成了数据资源的浪费和重复建设等后果，已成为制约我国电子政务建设纵深发展的 “瓶颈”问题，也引起了国家的高度重视。因此，促进信息资源的共享，制定统一的电 子政务数据标准和指标体系， 建立分布式网络下数据共享平台系统是我国近年来电子政 务建设的重点任务。2006 年发布的《国家电子政务总体框架》和 2005 年发布的《电子 政务标准化指南》可以说是我国当前进行电子政务建设的统一规范文件，本文也是在此 文件指导下开展的研究工作。
1.3 论文的主要研究内容
国家对政务信息资源的指标体系建立和分布式网络下数据交换与共享应用非常重 视，由于部门推动的原因，效果并不十分理想，同时技术停留在点上，和业务应用结合 不紧，关键技术没有得到较好的解决。 本文研究的总体设想是：以中办发[2004]34 号文件为指导，以提升电子政务的应用 水平、推进我省软件产业发展为目标，按照《电子政务标准化指南》中的标准，以省级 电子政务信息资源共享和交换为主要研究对象， 重点支持基础数据库 （法人基础信息库、 人口基础信息库、 地理资源基础信息库） 和跨部门电子政务应用等中的数据交换与共享， 并能在政府信息化项目实施中取得实质性成果。具体研究内容为： 1. 分析目录体系的分类方法、编码体系等，并设计一个政务信息资源目录体系基 本模型，成为政务资源数据全面共享、共用的可用规范，为进一步交换、决策 分析的提供基础。建立政务信息资源目录体系是向信息使用者提供政务信息查 询、检索和定位的服务平台，并在规定的安全机制下，通过交换体系获得信息 资源，向信息使用者提供信息访问服务； 2. 对政务业务的共享和交换模式进行研究。分析和研究各种业务应用中的数据共 享需求，交换需求，存储需求和安全需求，基于多业务的数据共享和交换模型， 由此设计一个切实可行的交换中心模型；由以上实际情况可以看出，研究具有 广泛适应性的政务信息资源目录体系和交换平台，具有非常大的现实意义。 通过以上内容研究，达成以下几个目标： 1. 建立一个可以对政务信息资源进行科学的分类和编码的编码体系，满足不同政 务部门间的信息资源统一标识； 2. 提出一个合理的实现技术架构和部署模式，以满足各政务业务部门的不能交换 接入要求，也是各单位业务系统互联互通的技术指南；
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3.
提供政务数据资源整合和共享的基础平台，消除信息孤岛，提供矩阵式的扁平 数据共享结构。
1.4 小结
本章阐述了本文研究的背景及意义， 提出电子政务信息资源建设的迫切性和重大意 义，同时简要介绍了国内外电子政府发展的一些情况，最后引出本文研究的主要内容。
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第2章
2.1 SOA 简介
课题涉及的相关技术
SOA(Service-Oriented Architecture)就是面向服务的架构。Gartner Group 于 1996 年 最早提出了面向服务构架[6]。META 组织将 SOA 定义为："一种以通用为目的、可扩展、 具有联合协作性的架构，所有流程都被定义为服务，服务通过基于类封装的服务接口委 托给服务提供者，服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述"。SOA 提供了一 种构建信息系统的标准和方法，并通过建立起合并、可重用的服务体系来减少 IT 业务 冗余并加快项目开发的进程，使得开发部门效率更高、开发周期更短、项目分发更快。 SOA 是一种架构模式，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之 间定义良好的接口联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的 硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建在系统中的服务可以以一种统一和通用的 方式进行交互[7]错误！未找到引用源。 。
2.2 SOA 设计模式
面向服务的架构（SOA）被认为是用于下一代应用系统开发的架构。服务是指一个 组件的集合， 它们向外界提供某个接口， 能够完成某种业务功能。 在面向服务的架构中， 服务的实现可以被放置在网络的任何位置，只需要对外发布这个服务的描述，其他的系 统（或者服务）就可以发现并且使用这个服务。不同的服务可能采用不同的编程语言、 组件模型、硬件环境、数据库，而在这个架构中它们无缝地集成在一起。这种方式消除 了异构的、分布的环境对应用系统的影响，开发者可以只考虑系统的业务逻辑，关注某 个部分业务功能的实现，并将它们包装成合适的服务，不需要考虑和其他服务之间的互 操作问题，因此减少了系统的开发风险和成本。服务和组件的不同之处在于服务更多地 从业务的角度出发进行设计，向用户提供一个完整的业务的实现，而组件可能只提供完 成某个业务的部分功能。在面向服务的架构中，一个系统实现了客户需要的某些业务过 程，其中每个服务实现了业务过程中的某个活动。SOA 的设计模式，从软件开发的过程 来看，面向服务的架构更加符合业务的视角，设计人员可以方便地根据己经获得的业务 需求进行设计，采用服务实现各部分的业务需求，并将它们组装成应用系统，它通过将 实现的细节，如编程语言、数据库、网络等和系统中期望实现的业务逻辑分离，能够使 系统更好地被复用、扩展和维护。
2.2.1 SOA 概念模型
面向服务的架构中的三个基本的角色[9]是： 1. 服务提供者：一般而言是服务的拥有者，服务提供者负责向服务注册者发布一 个服务的描述，同时作为服务的宿主控制对服务的访问； 2. 服务请求者：是一个组件，它可以通过服务注册者发现一些满足自己需要的可 选服务，并和这个服务的提供者建立绑定，然后调用这个服务； 3. 服务注册者：它提供了一个存储和发现服务的功能，服务提供者可以向它提供
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服务的描述，而服务请求者可以在它存储的服务描述中查找服务。不过，在面 向服务的架构中也可以没有服务注册者，此时服务请求者需要通过其他方式获 得服务的描述，例如直接从服务提供者处获取。 这三个角色之间的关系构成了 SOA 的概念模型，如图 2.1 所示：
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发现
服务请 求者
绑定
服务提 供者
图 2-1 SOA 概念模型
[10][11]
其中的三个操作为： 1. 发现服务：服务请求者使用这个操作定位一个服务； 2. 发布服务描述：服务提供者发布一个可以利用的服务的描述，其中包括服务的 网络位置、传输协议和消息格式等调用服务所需的信息； 3. 绑定至服务：当服务请求者发现一个合适的服务后，它可以用服务描述中提供 的信息调用这个服务。
2.2.2 SOA 层次结构
在面向服务的架构中，为了能够在分布式的环境中执行发现服务、发布服务描述和 绑定至服务这二种操作，必须定义标准的服务协议。一般这些服务协议以层次的结构表 现，上层的协议依赖于下层的协议。典型的服务协议层次结构如图 2.3 所示：
服务流程层 服务发布和发现 服务描述层 消息传递层 网络层
图 2-2 SOA 层次结构 在这个层次结构中自下而上包括如下元素： 1. 网络层： 定义了网络上可以传输数据的协议支持， 例如被广泛使用的 HTTP 协 议，FTP，SMTP，或者在内部网中常用消息中间件的支持等； 2. 消息传递层：它的功能是提供传递消息的一致方式； 3. 服务描述层：它提供了描述服务的标准方式，包括服务的接口和功能描述。服
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务的接口描述可以被多个服务实现实例化和引用； 4. 服务发布和发现层：它存储服务的描述并且向应用系统或其他服务提供查询服 务描述的能力，一种极端的情况是直接将服务描述发布给其他的应用系统，或 者应用系统能够通过某个 URL 定位服务描述。 为了服务之间能够松散地藕合， 一般采用集中或者分布式地存储服务描述，典型的协议有 UDDI； 5. 服务流程层：这一层描述了多个服务如何通过协作形成一个更大规模的服务。
2.2.3 SOA 架构的特点
简单地说，SOA 是“抽象、松散耦合和粗粒度”的软件架构，它可以根据需求通过 网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、 组合和使用。 它具有以下几个特点： 1. 松散耦合 服务请求者到服务提供者的绑定与服务之间是松耦合的。 这一点区别于大多数其他 的组件架构。SOA 将服务使用者和服务提供者在服务实现和客户如何 使用服务方面隔 离开来。这就意味着，服务请求者不知道提供者实现 的技术细节，比如程序设计语言、 部署平台等等。服务请求者往往通过消息调用操作，请求消息和响应，而不是通过使用 API 和文件格式。这使得服务能够在完全不影响服务使用者的情况下进行修改。 2. 粗粒度服务接口 采用粗粒度服务接口的优点在于使用者和服务层之间不必再进行多次的往复。 Internet 环境中有保障的 TCP/IP 会话已不再占据主导、建立连接的成本也过高，因此在 该环境中进行应用开发时粗粒度服务接口的优点更为明显， 同时也增强了服务稳定性问 题。 3. 可重用的服务 服务的可重用性设计显著地降低了成本。为了实现可重用性，服务只工作在特定处 理过程的上下文中，独立于底层实现和客户需求的变更。可重用服务采用通用格式提供 重要的业务功能，为开发人员节约了大量时间。设计可重用服务是与数据库设计或通用 数据建模类似的最有价值的工作。 4. 标准化的接口 XML 和 Web 服务在电子商务中的广泛应用和深入发展将 SOA 推向更高的层面， 并 大大提升了 SOA 的价值。尽管以往的 SOA 产品都是专有的、并且要求 IT 部门在其特 定环境中开发所有应用， 但 XML 和 Web 服务标准化的开放性使企业能够在所部署的所 有技术和应用中采用 SOA。 5. 可从组织外部访问 通常被称为业务伙伴的外部用户也能像组织内部用户一样访问相同的服务。 业务伙 伴采用先进的 B2B 模式的协议相互合作，基于业务目的交换业务信息。除了 B2B 模式 的协议外，外部用户还可以访问以 Web 服务方式提供的企业服务[12][13]。
2.2.4 SOA 与应用集成
传统的应用集成方法，如点对点集成、企业消息总线或 EAI、基于业务流程的集成 等 ，实施起来相对复杂、昂贵，并且不灵活。这些集成方法难于快速适应基于企业现 代业务变化不断产生的需求。基于 SOA 的应用开发和集成可以很好地解决其中的许多
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问题。SOA 描述了一套完善的开发模式来帮助客户端应用连接到服务上。这些模式定 制了系列机制用于描述服务、通知及发现服务、与服务进行通信。 不同于传统的应用集成方法的是，在 SOA 中，围绕服务的所有模式都是以基于标 准的技术实现的。大部分的通信中间件系统，如 RPC、CORBA、DCOM、EJB 和 RMI， 也同样如此。可是它们的实现都不是很完美的，在权衡交互性以及标准定制的可接受性 方面总是存在问题。SOA 试图排除这些缺陷。因为几乎所有的通信中间件系统都有固 定的处理模式，如 RPC 的功能、CORBA 的对象等等。然而，服务既可以定义为功能， 又可同时对外定义为对象、应用等等。这使得 SOA 可适应于任何现有系统，并使得系 统在集成时不必刻意遵循任何特殊定制。SOA 通过服务来实现集成，并且服务是标准 的，这也正是企业间不同应用系统能够顺畅通信的基石。 SOA 帮助应用系统迁移到“leave-and-layer”架构之上，这意味着在不用对现有应 用系统做修改的前提下，系统可对外提供 Web 服务接口，这是因为它们已经被可以提 供 Web 服务接口的应用层做了一层封装， 所以在不用修改现有系统架构的情况下， SOA 可以将系统和应用迅速转换为服务。 SOA 不仅覆盖来自于打包应用、 定制应用和遗留系 统中的信息，而且还覆盖来自于如安全、内容管理、搜索等 IT 架构中的功能和数据。 因为基于 SOA 的应用能很容易地从这些基础服务架构中添加功能，所以基于 SOA 的 应用能更快地应对市场变化，以使业务部门设计开发出新的功能应用[15][16]。 图 2-3 是使用基于服务的应用集成的高级视图。它与传统的应用集成架构的主要区 别在于该系统使用基于标准的服务，并包括过程/数据服务、编排和组合。基于标准的服 务成了应用间的集成点。服务的编排和组合增加了服务的灵活性、重用性和集成性[17]。
服务客户端 服务接口 服务客户端 服务接口 服务客户端 服务接口
企业应用集成 路由、转换、组合、聚集、分散、发布/订阅、事件处 理、消息关联、安全、日志、数据传送
服务接口
服务接口
服务接口
各种属性、标准接口或者适配器 已存在的组件服务
图 2-3 基于服务的应用集成示意
2.3 Web Service 相关技术标准
Web Service 的标准由制定 Web 和 XML 技术标准的 W3C 组织（World Wide Web Consortium）制定[18]。Web Service 是由 URI（统一资源标识符）标识的软件应用程序， 其接口和绑定可以通过 XML 构件进行定义、描述和发现，Web Service 支持通过基于因 特网的协议使用基于 XML 的消息与其它软件应用程序直接交互。Service 是通过一系列
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标准和协议来保证程序之间的动态连接， 具有高度松耦合性与自描述性等优点[19][20]。 其 [21] 中最基本的协议包括：SOAP，WSDL，UDDI 。 要求应用软件之间交互的技术满足 Web Service 相关标准，具有以下基本特征： 1. 通信层面上的 Web 特征： 使用 URI 进行标识， 并使用各种因特网协议进行通信； 2. 表示层面上的 XML 特征： 使用 XML 描述服务接口和绑定信息，通信消息格式 使用 XML； 3. 架构层面上的分布式计算特征：服务可以被使用它的应用程序在网络上查找和 发现。
2.3.1 SOAP
SOAP 是“Simple Object Access Protocol”的缩写，SOAP 是消息传递的协议，它规 定了 Web Services 之间是怎样传递信息的[21]。
2.3.2 WSDL
WSDL 是“Web Services Description Language”的缩写，是 Web Services 的定义语 言。WSDL 协议规定了有关 Web Services 描述的标准[21]。
2.3.3 UDDI
UDDI 是 Universal Description Discovery and Integration 的缩写。简单说，UDDI 用 于集中存放和查找 WSDL 描述文件，起着目录服务器的作用[21]。
2.4 XML 相关技术
2.4.1 XML 简介
XML（eXtensible Markup Language）是一种具有数据描述功能、高度结构性及可验 证性的置标语言，XML1.0[22]规范是由 W3C 组织于 1998 年 2 月发布的。XML 允许用户 自行定义标记和属性，并可以依照所定义的标记与属性的语法来开发应用程序。可以通 过标记来描述数据，或配合属性来辅助描述数据，因此，XML 十分适用于作为对象的 描述语言；并且由于可以借助验证规则来规范一个 XML 文件的内容和结构，所以 XML 又很适合用于做 B2B 或 B2C 的数据交换格式[23]。 自从 XML1.0 规范发布之后 XML 的有关技术规范不断涌现 W3C 在 1999 年先后推 出了 Namespaces in XML(XML 中的名字空间) CSS2 Associating Style Sheets with XML Documents(将样式表关联到 XML 文档)等推荐标准与 XML 有关的重要技术规范还包括 DOM XSL XLink 和 XML Schema 等[24]。
2.4.2 XML 数据模式
XML 文档有格式良好和有效性约束两种性质。格式良好适合于所有的 XML 文档， 即满足一定标准中对于格式的规定。而当 XML 文档满足一定的语义约束则称该文档为 有效的 XML 文档。 为描述 XML 数据结构和约束， 至今己提出多种 XML 数据模式语言。 最早也是最成熟的是文档类型定义(DTD)，而将逐渐取代 DTD 的是 W3C XML Schema。另外具有代表性的数据模式语言还有 XDR，SOX，Schematron，DSD[25]。
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2.4.3 基于 XML 的数据交换优点
有很多把 XML 作为数据交换格式的数据交换平台[26]，正因为 XML 的数据交换格 式具有如下突出的优点： 4. 易于扩展：同时 XML 的标记是用户定义的，所以从理论上讲，其类型的数量 可以是无限的； 5. 结构性强： XML 的文件结构嵌套可以复杂到任意程度， 能表示面向对象的等级 层次； 6. 交互性好：用户与应用进行交互时，使用 XML 可以非常方便地在本地排序、 过滤和进行其它的数据操作，不需与服务器进行交互，减轻了服务器的负担； 7. 语义性强： XML 可以自行设计有意义的标记， 便于异构系统之问的数据交换和 信息检索，实现机器与机器之间的信息交换； 8. 可格式化：可扩展样式语言 XSL 可以指定如何显示数据。由于数据和显示是分 离的，可以为同一数据定义不同的样式表，用于不同输出； 9. 易于处理：XML 对格式的定义严格，具有层次结构，而且与厂商无关；具有标 准、统一、通用的解析器接口，避免了特定的文档格式的限制；对一个 XML 对象的操作如遍历、查询、删除、添加、重建等，只要遵循经典的树操作便可； 10. 灵活性强：在符合 DTD 规范的前提下，可以根据需要调整数据在文档中的次 序，而不影响文档的解析，若是标记的含义不够明确和充分，可自由注释，而 不会影响文档的解析； 11. 转换方便：系统将来若要与外部另一使用不同 DTD 定义的应用平台进行数据 交换，只要做一 DID<一>DTD 的映射即可(通过 XSLT)，XML 数据至 XML 数 据的转换较传统的结构化转换更便捷的多； 12. 目前所有的主流关系型数据库系统都支持 XML， 比如 Oracle8、 DB2 7.0、 SQLS erver2000 以上的版本中，都直接支持 XML 文档到数据库的双向数据读写[37]； 13. 与平台无关：XML 文档可无须任何更改直接移植到其它平台上[27]。
2.5 .Net 技术体系及其优势
Microsoft? .NET 是 Microsoft XML Web services 平台。 XML Web services 允许应用 程序通过 Internet 进行通讯和共享数据，而不管所采用的是哪种操作系统、设备或编程 语言。Microsoft .NET 平台提供创建 XML Web services 并将这些服务集成在一起之所 需。
2.5.1 .NET Framework 概念
.NET Framework 是支持生成和运行下一代应用程序和 XML Web services 的内部 Windows 组件。.NET Framework 旨在实现下列目标： 1. 提供一个一致的面向对象的编程环境，而无论对象代码是在本地存储和执行， 还是在本地执行但在 Internet 上分布，或者是在远程执行的； 2. 提供一个将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行环境； 3. 提供一个可提高代码（包括由未知的或不完全受信任的第三方创建的代码）执
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行安全性的代码执行环境； 4. 提供一个可消除脚本环境或解释环境的性能问题的代码执行环境； 5. 使开发人员的经验在面对类型大不相同的应用程序（如基于 Windows 的应用 程序和基于 Web 的应用程序）时保持一致； 6. 按照工业标准生成所有通信， 以确保基于.NET Framework 的代码可与任何其他 代码集成。 .NET Framework 具有两个主要组件：公共语言运行库和 .NET Framework 类库。 公共语言运行库是 .NET Framework 的基础。 您可以将运行库看作一个在执行时管理代 码的代理，它提供内存管理、线程管理和远程处理等核心服务，并且还强制实施严格的 类型安全以及可提高安全性和可靠性的其他形式的代码准确性。事实上，代码管理的概 念是运行库的基本原则。以运行库为目标的代码称为托管代码，而不以运行库为目标的 代码称为非托管代码。.NET Framework 的另一个主要组件是类库，它是一个综合性的 面向对象的可重用类型集合，您可以使用它开发多种应用程序，这些应用程序包括传统 的命令行或图形用户界面 (GUI) 应用程序，也包括基于 https://www.wendangku.net/doc/2c9673602.html, 所提供的最新创新 的应用程序（如 Web 窗体和 XML Web services） 。 .NET Framework 可由非托管组件承载，这些组件将公共语言运行库加载到它们的 进程中并启动托管代码的执行， 从而创建一个可以同时利用托管和非托管功能的软件环 境。.NET Framework 不但提供若干个运行库宿主，而且还支持第三方运行库宿主的开 发。 下图 2.4 显示了公共语言运行库和类库与应用程序之间以及与整个系统之间的关系。 该插图还显示托管代码如何在更大的结构内运行[28]。
自定义对象库 https://www.wendangku.net/doc/2c9673602.html, （运行库） Internet 信息服务 运行库 操作系统 硬件 托管Web 应用程序
类库
托管应用程序
非托管应用程序
图 2-4 .NET Framework 环境[28]
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2.5.2 .Net 的优势
Microsoft 已经证明了其在追赶新技术方面所取得的成功。仅仅用了一年时间，.Net Framework 的性能已经能够同更为成熟的 J2EE 相提并论了。 .Net 甚至还实现了许多 J2EE 未曾实现的新技术，比如缓存（caching）和服务器端组件。在 https://www.wendangku.net/doc/2c9673602.html, 页面中，只需 写一行代码便可以实现缓存，因此极大地增强了性能。相反，在 Java 规范中还没有任何 关于缓存的定义。 Java 开发人员不得不自己编写代码或者使用一个第三方工具来实现缓 存，比如使用 Jakarta Taglibs project。而且，.Net 早已发布了包含了 GUI 服务器端组件， 而 Java 则只会在未来的 Java Server Faces 版本中包含这些组件。 从应用程序构建的层次结构上，把.Net 和 J2EE 进行对比，如图 2.5，可以看出.Net 同样是满足多层应用设计模型的一个技术体系架构。
客户端
客 户 层 表 示 层 业 务 层 数 据 层
https://www.wendangku.net/doc/2c9673602.html,
JSP Servlets
.NET服务组件
Enterprise JavaBeans
消息队列 消息队列 消息队列
代理程序
数据库
图 2-5 应用程序环境下 J2EE 和.Net 的等同组件[29] 许多 Java Web 技术还没有形成标准，比如 Struts，虽然它的使用非常普遍，但它并 未被当作一个标准来采用。 这样的技术很可能是没有继承性的发展新的 Java 规范是由许 多合作企业和个人以一种松散的民主形式共同起草的，使得不同思路充分参与的同时， 也导致一个漫长的过程。而 Microsoft 已经证明了其在实现新技术方面的速度是相当快 的[30]，比如.Net 更易于开发 XML Web 服务，以 XML Web 服务为前提而设计的.Net 与 Web 服务具有极高的亲和性，而 Java 方面则走到了后面。还有一些综合比较的部分优 势如： 1. 标准集成：XML、SOAP 等。数据访问采用 XML 的格式通过进程边界，而这 个数据有一个到 XSD 的连接， 所以任何客户端都可以正确地转化数据。 SOAP 基于 XML，用于与 Web 服务的通信。集成 SOAP 以后，不管客户端运行的是 不是微软的操作系统，都可以实现简单的可编程访问； 2. Web 服务支持。在流行的 Web 服务方面，微软发挥着重要的作用，而.Net 为开 发 Web 服务带来了前所未有的便利。用 Notepad 就可以建立简单的 Web 服务， 甚至不必利用编译器，只要对它们进行简单的调用即可，因为.Net 会对它们进
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