对等网络下社区管理系统设计研究

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摘要:本文介绍了一种对等网络结构的分布式社区管理系统的设计。通过系统的需求分析、系统架构设计和软件设计，实现了对等网络架构下的社区管理系统。解决了小型分布式应用系统的P2P节点通信、信息同步和任务协同问题。实验结果表明，可作为对等网络结构下的分布式应用信息系统的设计与实现的参考。

关键词:对等网络；分布式应用；社区管理；节点信息同步

大学的学生社区一直是维稳工作的重点。学校的要求包括：阻止不法人员随意进入学生社区，保障学生的人身和财产安全；辅导员、班主任定期走访学生，了解学生思想状况解决学生的一些实际问题；组织丰富多样的社区活动，引导学生健康成长；防火防盗管理，保障社区安全。但是社区低效的传统的手工管理方式已经不适应要求，需要实现信息化和智能化。除学生工作部以外，学生社区管理各部分的功能需求相对独立，相互间信息交换频度不大。采用对等网络（peertopeer，P2P）模式[1]来实现学生社区管理系统，可使系统的可靠性得到提高[2]，扩展性更好，工作负荷得到平衡[3-4]，从而避免客户服务器模式的一些问题。

1存在的问题

传统手工方式的社区管理存在诸多问题。（1）来访者管理存在隐患。一些学校还在采用的由来访者自行在来访者登记簿上登记个人信息，社区管理人员进行人工查验、信息查询和统计工作。随着外来人员的增加，面临社区通行效率低、核查来访者身份困难、易发生漏登漏查、查阅和统计低效等问题。（2）社区走访管理工作量大。辅导员、班主任定期走访学生社区是学生管理工作的考核目标。但是手工方式下，走访社区的登记、查询、统计等工作量大。（3）学生晚归监控难度大。控制学生晚归是社区管理工作的一项重要内容，通过定期与辅导员交换学生晚归信息，辅导员可以及时了解学生晚归情况，采取管控措施。周末和节假日是学生晚归的高发期，易造成晚归登记的时段性堵塞和漏登现象。（4）学生社区活动包括社区组织的文娱、体育、学术交流等活动，社区安全事件包括发生在社区的盗窃、火灾和各种冲突等，这些方面也有大量工作需要信息化。

2对等网络分布式系统设计

2.1系统功能设计。按照社区管理提出的功能需求，系统划分为7个子系统，包括：来访者管理、辅导员及班主任走访社区管理、学生晚归管理、社区活动管理、社区安全管理、学生工作管理和系统信息服务。由于社区有出入口、社区办公室、学生工作部和社团等多处管理场所，按照需要在多处配置对等网络节点（P2P节点），将子系统被部署到节点中。下面是P2P节点的功能。（1）来访者管理主要包括来访者信息登记、查询、统计和维护功能。登记时，社管人员查看来访者的有效证件，录入姓名、访问事由（亲友来访、参观学习、办理公事等），系统采集人脸图像、记录来访时间。通过公安系统公布的犯罪通缉人员信息和人脸图像识别技术，排除对社区安全可能构成威胁的隐患，实现嫌疑人预警。可以进行本地查询、接受学生工作管理系统的网络查询和多P2P节点联合查询。在查询方式上可根据来访者姓名、进入时间、访问事由等，进行单项查询和组合分类查询，然后在本机显示或由网络回传查询结果。（2）辅导员及班主任走访社区管理主要功能包括走访记录、查询、统计和维护。辅导员、班主任使用校园卡进出社区，读卡器读取身份信息，系统记录出入社区的时间和地点，作为信息统计的依据。查询和统计时，按照姓名、部门、走访时间进行单项和组合条件查询。同样，可以接受学生工作管理系统的网络查询和多P2P节点联合查询。（3）学生晚归管理在固定时段（如学校规定的晚归时段），系统记录学生的进出信息，以反映学生的晚归情况。学生使用校园卡进出社区，读卡器读取身份信息，系统记录他们出入社区的时间地点，采集学生图像，对学生身份进行识别。提供晚归查询、维护、统计和报送等功能。接受辅导员和学生工作管理系统的网络查询和统计。（4）社区活动管理包括社区活动的登记、查询、维护和统计功能。同样，可以接受学生工作管理系统的网络查询，回传查询结果。（5）社区安全管理包括社区安全事件的登记、查询、维护和统计功能。接受学生工作管理系统的网络查询。社区案件信息可以和公安系统交换数据。（6）学生工作管理学生工作管理系统与各子系统形成分布式应用模式，协同完成社区信息汇总工作。主要功能包括对系统信息的综合查询、综合统计、报表制作等。子系统分布在社区不同位置，负责局部信息获取和处理，学生工作管理系统通过网络联查、汇总，可以完成整个社区的综合统计查询。网络联查是系统的基本要求。例如统计学生晚归情况，由于学生可能出入于社区多个出入口，通过各P2P节点的联合查询，对返回的结果进行汇总才能获得全面信息。（7）系统信息服务主要功能包括系统基础信息（如学生、教师、来访者、部门、院系等相关基础信息）管理、系统信息同步、用户访问权限管理、P2P节点连接信息的同步和状态监控。通过网络的刷新和同步，保证各系统之间连接和信息交换的畅通，实现透明的信息交换。2.2系统架构设计。对等网络是局域网常用的组网方式之一[5]。P2P节点通过提供服务和内容可以共享资源，协同P2P节点完成任务[6]，它们既是资源的提供者也是使用者，还是任务的协同完成者[2,7]。P2P节点间可以直接互访。由于P2P技术具有分布性、动态性、可靠性和开放性等特点，基于P2P技术实现以信息资源共享为基础的分布式应用系统是有优势的。社区系统没有采用客户服务器C\S模式和B\S模式，而采用如图1所示的P2P集中式架构，主要因为大部分子系统功能相对独立，业务信息分布在P2P节点的本地数据库中便于处理。尽管学生工作管理和系统信息服务与各P2P节点上的子系统有较强的信息依赖关系，但它们彼此间信息交换的频度不高，来访者管理与公安系统（外部系统）有信息交换，频度更低。然而C\S和B\S的集中式数据库和服务器，使各子系统节点间的依赖关系增大，系统可靠性会降低，服务器的工作负荷加大。本系统P2P节点的业务数据分散保存在本地，由子系统维护，包括：来访者登记表、学生晚归登记表、辅导员班主任走访登记表、社区活动信息表、社区安全信息表。需要同步的数据放在系统信息服务节点，包括：来访者基本信息表、学生基本信息表、辅导员班主任基本信息表、机构院系基本信息表、用户访问权限表、P2P节点信息表。来访者基本信息表由P2P节点收集，并提交系统信息服务节点，其余系统信息由系统信息服务维护，各P2P节点对系统基本信息有需求时可以向系统信息服务节点请求，系统信息服务节点信息更新后主动向P2P节点刷新。P2P节点信息表保存所有P2P节点的连接信息，包括：编号、节点IP地址、业务类型、活动状态。P2P节点信息表是为了维系P2P节点的连接。2.3P2P节点通信设计。P2P信息通信架构[8]如图2所示，包括：消息收发、消息解析与任务调度、P2P节点注册管理、P2P节点状态监测、各种业务功能等模块。（1）P2P节点消息收发与解析。P2P节点之间的通信采用TCP协议，通过TCP协议提供的机制保证消息及资源传输的可靠性。每个P2P节点监听连接请求端口，有连接请求时创建消息接收线程，建立socket通信连接并接收消息，再按照系统应用层通信协议解析消息，并由任务调度模块交给相应业务处理模块完成相应的业务处理。（2）P2P节点注册与信息同步。P2P节点的通信[9-10]需要连接节点的IP地址和端口号等信息，在系统信息服务节点建立网络P2P节点目录，集中管理P2P节点信息，向节点定期传送P2P目录，方便节点间的通信。新P2P节点要加入系统，在登陆时要在系统信息服务节点注册，向系统信息服务节点发送P2P节点登陆消息，系统信息服务节点记录登陆节点的IP地址、端口号、用户信息、业务类型等。P2P节点离线时向系统服务节点发送离线消息。在系统信息服务节点，当系统信息更新时要向所有相关P2P节点发刷新消息，进行信息同步。（3）P2P节点状态检测。由于网络环境等因素的影响可能导致P2P节点网络连接的中断，系统信息服务节点定时向各P2P节点发送“心跳消息”，检查P2P节点的在线状态，反映节点的连接情况。（4）业务处理。各子系统信息处理主要在本地进行，学生工作管理节点要处理的信息则分散在各P2P节点上，通过向相关P2P节点发送查询、统计消息，相关节点回传结果，再汇总和分析结果来完成工作。

3系统软件设计与实现

系统的类图结构如图3所示。P2P节点间的通信由通信类完成，通过任务调度与所有相关业务类相联系。可以按P2P节点业务需求和用户访问权限进行配置。用户登陆时，主控类根据用户访问权限，为P2P节点配置业务模块，即发送用户验证消息给系统信息服务节点，根据验证回复打开业务模块。一个P2P节点可配置多个模块，如社区处入口的P2P节点可以配置来访者管理、辅导员班主任走访社区管理、学生晚归管理。本系统软件采用MicrosoftVisualC++6.0编程实现。

4结束语

本文介绍了一种基于P2P网络结构的社区管理系统，系统能够满足大学社区管理的需求。对等网络系统提高了系统的可靠性、扩展性和灵活性，工作效率也得到提升。经实验验证，系统运行稳定，可为同类系统在小型分布式应用方面的设计和实现提供经验。下一步考虑在学校更大范围内推广应用。另外，还要在网络安全性、稳定适应性和文件传输效率方面开展研究。

参考文献

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[10]张信媛,陆天波.一种用于P2P文件共享网络的匿名通信方案[J].软件,2015,36(12):05-08.

作者:郑晓健 李彤 单位:1.昆明理工大学津桥学院 2.云南农业大学