基于安全網(wǎng)絡(luò)的閱卷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于安全網(wǎng)絡(luò)的閱卷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

[摘要]

考試是現(xiàn)代社會(huì)選拔人才的重要方式，閱卷工作是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在保證信息安全的前提下，該文探討了一種基于網(wǎng)絡(luò)的閱卷方式。利用OCR系統(tǒng)，將考生試卷以圖像的方式錄入到計(jì)算機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳至考試中心。閱卷員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)得到經(jīng)考試中心切分處理的試卷進(jìn)行評(píng)閱，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳回考試中心。利用防火墻、智能IC卡、數(shù)字簽名等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩吧矸莸姆赖仲嚭蜋?quán)限的控制。此方式改變了傳統(tǒng)閱卷方式的人員集中、串行操作等弊端，實(shí)現(xiàn)了考試閱卷工作的高效率、低成本、公平、公正。[關(guān)鍵詞]網(wǎng)上閱卷；信息安全；OCR；智能IC卡引言考試不僅僅是個(gè)人發(fā)展的一條重要途徑，而且是關(guān)系國(guó)家安定、未來(lái)發(fā)展的一件舉足輕重的大事，而閱卷則是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。閱卷方式的好壞不僅影響著整個(gè)閱卷過(guò)程的效率，而且還關(guān)系著眾多考生的命運(yùn)，進(jìn)而也就決定了能否為國(guó)家、為社會(huì)輸送更多、更優(yōu)秀的人才，因此有一個(gè)更加公平、公正、安全的閱卷方式是至關(guān)重要的。本文旨在探討一種基于網(wǎng)絡(luò)模式的閱卷方式，通過(guò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、信息安全、OCR（OpticalCharacterRecognition光學(xué)字符識(shí)別）等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、公平、公正、安全的網(wǎng)絡(luò)閱卷系統(tǒng)。一、考試閱卷工作的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的閱卷方式是把各地的考生試卷及閱卷人員集中到各省市，在一個(gè)專門的地方進(jìn)行流水閱卷。這種方式所存在的問(wèn)題是把所有試卷及閱卷人員集中到一起既浪費(fèi)了時(shí)間，又浪費(fèi)了財(cái)力；手工閱卷由于其較大的勞動(dòng)強(qiáng)度而往往會(huì)容易引起較大的閱卷誤差，同時(shí)由于其過(guò)程是串行操作，即只能是所有的試卷全部接收入庫(kù)后才可以進(jìn)行集中的閱卷，不能保證閱卷速度。二、網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)1、網(wǎng)上閱卷的概念網(wǎng)上閱卷就是把考生答卷電子化，閱卷人員不是對(duì)考生的原始答卷直接評(píng)分，而是在計(jì)算機(jī)上對(duì)考生電子化了的答卷評(píng)分。在考試后把考生試卷通過(guò)OCR（OpticalCharacterRecognition光學(xué)字符識(shí)別）掃描成試卷圖像并識(shí)別出考生考號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)“物流”到“電子流”的轉(zhuǎn)變。閱卷員通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按事先確定的規(guī)則進(jìn)行評(píng)分。不同類型的題目，采用教育部考試中心制定的與之相應(yīng)的誤差控制模型，達(dá)到縮小評(píng)分誤差的目的。2、網(wǎng)上閱卷邏輯結(jié)構(gòu)圖3、網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)各組成部分功能介紹3.1密鑰管理中心密鑰管理中心設(shè)在考試中心，由一臺(tái)PC機(jī)、兩塊加密卡、兩套讀卡器及管理員和操作員組成?？荚囍行耐ㄟ^(guò)密鑰管理中心統(tǒng)一進(jìn)行IC卡的分發(fā)（即密鑰的分發(fā)）。分發(fā)IC卡的過(guò)程首先是讓IC卡產(chǎn)生一對(duì)RSA密鑰，將其公鑰取出存入考試中心密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)，并將考試中心加密機(jī)中的公鑰以及工作人員的權(quán)限代碼寫入IC卡中。3.2考試中心數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心設(shè)在考試中心，是全部考生“電子試卷”的集中存放中心，由兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、兩臺(tái)加密機(jī)和數(shù)據(jù)中心管理員組成，其中各有一臺(tái)用作備份。數(shù)據(jù)中心建立三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)、考生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)。考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)保存所有考生的“電子試卷”?？忌煽?jī)數(shù)據(jù)庫(kù)保存所有批閱過(guò)的考生試卷及成績(jī)。密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端軟件接受密鑰管理中心發(fā)送來(lái)的系統(tǒng)中所有工作人員（包括錄入員、閱卷員）的公鑰和權(quán)限代碼、編號(hào)、姓名。3.3各地市招辦數(shù)據(jù)中心和錄入中心設(shè)在各地市，接受所屬所有考點(diǎn)的考生試卷并組織錄入員進(jìn)行錄入工作。錄入員要利用智能IC卡登陸，在口令、權(quán)限檢查通過(guò)以后方可以進(jìn)入控制界面進(jìn)行操作。考生試卷通過(guò)OCR（OpticalCharacterRecognition，光學(xué)字符識(shí)別）會(huì)以圖像的方式被完整地錄入到數(shù)據(jù)中心，通過(guò)錄入中心數(shù)據(jù)庫(kù)客戶端軟件加密上傳到考試中心數(shù)據(jù)中心。3.4各閱卷點(diǎn)設(shè)在各地市，是專門提供給閱卷員閱卷的場(chǎng)所，它由傳統(tǒng)的集中式閱卷更新為分布式，它由PC機(jī)和讀卡器、及閱卷人員組成。4、網(wǎng)上閱卷工作流程密鑰管理中心向各錄入點(diǎn)及閱卷點(diǎn)分發(fā)IC卡，并把錄入人員及閱卷人員的公鑰存儲(chǔ)到考試中心密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)。試卷從各考點(diǎn)傳送到各地市招辦，錄入員要利用智能IC卡登陸，在檢查口令、密鑰和權(quán)限通過(guò)以后方可以進(jìn)入控制界面進(jìn)行操作。通過(guò)OCR（OpticalCharacterRecognition光學(xué)字符識(shí)別）將考生試卷以圖像的方式錄入到計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)調(diào)用智能IC卡產(chǎn)生對(duì)稱密鑰對(duì)試卷內(nèi)容及錄入員的簽名進(jìn)行加密并生成MAC(試卷內(nèi)容摘要)，此對(duì)稱密鑰由考試中心的公鑰加密。加密后的試卷內(nèi)容，生成的MAC及加密后的對(duì)稱密鑰組成報(bào)文上傳至考試中心數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心通過(guò)考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件接受來(lái)自各地市數(shù)據(jù)中心或錄入中心發(fā)送過(guò)來(lái)的考生試卷。數(shù)據(jù)中心收到數(shù)據(jù)報(bào)文后，首先用其私鑰解密對(duì)稱密鑰，用解密后的對(duì)稱密鑰解密試卷內(nèi)容得到明文試卷，再對(duì)其作MAC，同收到的MAC值作比較，判斷是否一致，通過(guò)則調(diào)用加密機(jī)加密后保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。閱卷工作開(kāi)始時(shí)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出試卷內(nèi)容并解密，將試卷內(nèi)容和考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)組成試卷信息，同時(shí)對(duì)試卷圖像進(jìn)行“切分”（將考生信息與試卷內(nèi)容按一定規(guī)則分離）和“派發(fā)”（將切分過(guò)的試卷按題目分類并放入指定位置）。調(diào)用加密機(jī)產(chǎn)生對(duì)稱密鑰加密報(bào)文，并生成MAC，用對(duì)應(yīng)的閱卷員公鑰加密對(duì)稱密鑰，這樣就形成數(shù)據(jù)報(bào)文，下傳給閱卷點(diǎn)，同時(shí)置試卷狀態(tài)標(biāo)志為“正在評(píng)閱中”。閱卷點(diǎn)收到試卷信息后，首先利用智能IC卡中的私鑰解密對(duì)稱密鑰，然后用對(duì)稱密鑰解密試卷內(nèi)容得到明文試卷（含考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)，試卷內(nèi)容），再對(duì)其作MAC，同收到的MAC值作比較，判斷是否一致，通過(guò)則顯示在瀏覽器中供閱卷員評(píng)閱。同錄入員一樣，首先，閱卷員要利用智能IC卡登陸，在檢查口令、密鑰和權(quán)限通過(guò)以后方可以進(jìn)入控制界面進(jìn)行操作。通過(guò)瀏覽器可隨機(jī)地取到考生的試卷，閱卷員可以看到切分過(guò)的隱去個(gè)人信息的考生試卷的一部分，閱卷員評(píng)閱完畢以后，將評(píng)閱成績(jī)提交。提交時(shí)，由考生試卷數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)、試卷評(píng)閱成績(jī)組成評(píng)閱信息，調(diào)用智能IC卡產(chǎn)生對(duì)稱密鑰加密，并生成MAC，同時(shí)用考試中心數(shù)據(jù)中心的公鑰加密對(duì)稱密鑰，這樣就形成了評(píng)閱信息數(shù)據(jù)報(bào)文，上傳至考試中心數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心收到評(píng)閱信息后用對(duì)應(yīng)的私鑰解密對(duì)稱密鑰，用對(duì)稱密鑰解密評(píng)閱信息得到試卷成績(jī)和試卷數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)，連同對(duì)應(yīng)的試卷數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄保存到考生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，在試卷數(shù)據(jù)庫(kù)中置試卷狀態(tài)標(biāo)志為“閱卷完畢”，防止重復(fù)閱卷。5、本系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)（1）、操作簡(jiǎn)單，由于本方案是在傳統(tǒng)手工閱卷的基礎(chǔ)上進(jìn)行的更新，所以實(shí)施起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。（2）、速度快，從傳統(tǒng)的串行手工閱卷升為并行方式，即可以邊錄入邊閱卷，閱卷和復(fù)核也可以同步進(jìn)行，這就大大提高了效率。（3）、費(fèi)用低，本方案中系統(tǒng)的安全設(shè)備主要是加密機(jī)、IC卡讀卡器等設(shè)備造價(jià)相對(duì)低廉，可以大大減少閱卷費(fèi)用。（4）、采用數(shù)字簽名技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了仿篡改和防抵賴，使每個(gè)參與閱卷工作的人都要對(duì)自己的工作負(fù)責(zé)，便于閱卷工作的管理。6本系統(tǒng)方案的安全性分析由于網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)中大量的信息都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，因此在整個(gè)系統(tǒng)中能否保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性以及對(duì)工作人員的身份驗(yàn)證，保證只有得到授權(quán)的人員才能訪問(wèn)考生數(shù)據(jù)庫(kù)，有效阻止外來(lái)人員的攻擊，是網(wǎng)上閱卷方案能否實(shí)施的關(guān)鍵。本方案在安全性方面作了以下工作：（1）、各數(shù)據(jù)中心與Internet之間用防火墻隔離，有效的阻止了非法訪問(wèn)，提高了安全性。（2）、增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用軝C(jī)制，以保證數(shù)據(jù)的完整性和保密性，無(wú)論數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸還是數(shù)據(jù)在本地的存放都是采用了混合密碼機(jī)制，即對(duì)稱密鑰采用一次一密，同時(shí)用RSA公鑰對(duì)對(duì)稱密鑰進(jìn)行加密。這是符合PKCS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的，同時(shí)在理論上和實(shí)踐中都被證明了的一種行之有效的方式。而且，通信密鑰使用128比特的對(duì)稱密鑰，主密鑰使用1024比特的RSA密鑰。這種加密強(qiáng)度完全滿足了本應(yīng)用系統(tǒng)的需要（3）、系統(tǒng)中各級(jí)工作人員的密鑰和權(quán)限設(shè)置都通過(guò)一張智能IC卡保存，同時(shí)IC卡還有口令保護(hù)。系統(tǒng)各級(jí)工作人員登陸時(shí)首先要利用智能IC卡得到考試中心數(shù)據(jù)中心的身份驗(yàn)證和權(quán)限驗(yàn)證后才可以進(jìn)入操作界面，操作完畢還要附上操作員的簽名，避免了匿名操作，實(shí)現(xiàn)了防抵賴，防篡改。