基于中间件的政务信息管理与共享交换平台研究

徐 斌，李 琳，钟 珞

(1.武汉市信息中心 政务网络部，湖北 武汉 430014；2.武汉理工大学 计算机学院，湖北 武汉 430070)



基于中间件的政务信息管理与共享交换平台研究

徐 斌1，李 琳2，钟 珞2

(1.武汉市信息中心 政务网络部，湖北 武汉 430014；2.武汉理工大学 计算机学院，湖北 武汉 430070)

为解决政府各部门电子政务数据共享交换与管理缺乏统一标准、网络缺乏横向连接、业务专网整合不够、大量信息化资源闲置等问题，实现跨部门政务信息管理与数据共享交换，构建了从数据采集、传输、标准化、清洗比对等一系列中间件建设政务信息管理与数据共享交换平台，并通过中间件封装出平台服务API，支持数据共享交换和应用的协同，满足异构系统间通信和可靠、高效、实时的跨平台数据传输，能够有效支撑“互联网+政务服务”的建设工作。

电子政务数据；信息管理；共享交换；中间件；软件架构

建成跨部门政务信息管理与数据共享交换平台，是国务院印发的《促进大数据发展行动纲要》中明确提出的任务目标，也是网络安全与信息化发展“十三五”规划的组成内容。跨部门数据共享的解决办法通常有两种，一种为网状模式，是部门直接通过数据交换接口联接，实现数据共享；另一种为星型模式，该模式有两种常见的解决办法，①中心数据库策略，即将各部门信息集中到中心数据库中，中心数据库随着各部门数据库的更新而更新，对数据的所有操作都直接在中心数据库上进行。②基于中间件模式，指各业务应用系统通过数据交换中间件来进行数据交换[1-2]。考虑到充分利旧节省投资，开发快捷，部署方便，在武汉市政务信息管理与数据共享交换平台的建设过程中，充分利用了中间件技术。

1 政务信息管理与共享交换平台架构

图1 政务信息管理与数据共享交换平台

政务信息管理与数据共享交换平台由桥接、前置、传输和管理等子系统组成[3-7]，如图1所示。为避免过度侵入部门业务系统,保证各部门业务系统的数据安全，桥接子系统将各部门业务数据推送部署于各自的前置机的数据库中，管理子系统负责对信息交换和传输进行控制并提供可视化的配置管理，传输子系统按照管理子系统配置的交换策略将数据传输到数据需求方。

2 平台主要功能设计

政务信息管理与数据交换平台由前置交换区管理配置系统、交换传输系统和数据清洗比对整合系统3个主要系统组成,而前置交换区管理配置系统又由前置交换数据库、交换桥接子系统和应用适配器系统构成[8]。

2.1 前置交换区管理配置系统

为保证部门业务数据库和业务应用系统的独立性，将市政务数据中心机房部署的前置交换机群虚拟化统一管控，给每个数据源部门分配一台虚拟前置机，交换前置机群与部门业务应用系统之间保持物理隔离[9-12]。将前置交换信息库部署到数据资源部门所属的虚拟前置机上，同时接入桥接子系统、传输子系统和接口适配器等，实现交换配置信息管理和数据的交互。

2.1.1 前置交换数据库

前置交换数据库是数据源部门业务数据和政务信息管理与数据共享交换平台的共享交换库之间信息交互的数据库，包括发送数据库和接收数据库。

(1)发送数据库。数据源部门将需要共享交换的数据抽取出来推送到部门前置机，该数据临时存储在发送数据库中，等待应用适配器子系统将其发送到传输子系统，一旦发送完毕，这些数据将被清空。

(2)接收数据库。接收数据库部署在数据源部门前置机，存储来自于政务信息管理与数据交换平台共享数据库按需推送回来的新鲜数据和经过清洗比对后质量存在问题或不准确的反馈数据，一旦数据被相关应用系统读取处理后，即将接收数据库清空。

2.1.2 交换桥接子系统

交换桥接子系统是数据源部门业务数据库与其前置交换数据库间的双向交换通道接口，能够高效地对前置交换数据库中的增量数据进行自动识别，并自动与交换子系统通信完成数据交换，提高信息交换效率[13-15]。桥接子系统的部署因数据源业务系统所处网络环境不同而有所差别。

(1)物理隔离条件下的桥接系统。与互联网物理隔离条件下的桥接子系统的结构如图2所示。适配器1从业务库中提取数据生成XML文件，通过网闸摆渡后由适配器2从网闸指定的目录中提取XML文件进行转换并保存到交换库中。

图2 物理隔离条件下的桥接子系统结构图

图3 逻辑隔离条件下的桥接子系统结构图

(2)逻辑隔离条件下的桥接子系统。与互联网逻辑隔离条件下的桥接子系统的结构如图3所示。防火墙允许设定好的文件格式从内部到外部单向通过，适配器从业务库中提取数据进行转换并保存到交换库中。

2.1.3 应用适配器系统

应用适配器系统封装了应用系统与平台连接、信息的提取、校验、加密、打包和传输等功能[16]，同时提供应用开发接口以适应异构应用系统连接的需求，通过平台的配置管理实现和应用系统的连接，提高开发效率。具体包括:

(1)数据源组件。负责提取或接收应用数据，从功能上划分为数据库组件、文件组件和目录组件等，支持目前所有已知的数据库和SQL语句，支持XML格式文件和正则表达式[17]。

(2)数据通道组件。负责对交互的数据进行处理，包括对交互数据的校验、编码打包和加解密等。

2.2 交换传输系统

交换传输系统是平台的核心，可实现信息交换过程中的路由策略、分发、流程定义，以松耦合的架构整合跨部门应用系统。具备数据加密和传输、消息的映射、协议转换、服务API封装、数据格式转换、数据访问、可靠传输、安全认证、资源访问控制和远程监控管理等功能[18]。

2.3 数据清洗比对整合系统

数据清洗比对整合系统按照预置的数据比对清洗算法，完成对平台接收数据的准确性和完整性校验，将通过比对清洗后的数据入库，保证平台共享交换库存储数据的准确性和新鲜度。数据比对整合系统可自动执行数据清洗流程，并定时将清洗后数据写入共享交换库，同时将问题数据推回数据源部门核对处理[19-20]。上述流程也可通过人工触发。数据比对整合的流程如图4所示。

图4 数据比对整合流程

图5 MLP多层感知简单模型

数据在比对整合过程中，采用MLP多层感知预测(也叫ANN人工神经网络)算法。MLP模型可简化为3层结构，即输入层、输出层和中间层。最底层是输入层，中间层是隐藏层，最后是输出层[21]。层与层之间是全连接的，如图5所示。假设输入层用向量X表示，则中间层的输出就是f(W1X+b1)，W1为权重(也叫连接系数)，b1为偏置；中间层到输出层可以看成是一个多类别的逻辑回归，即softmax回归，所以输出层的输出就是softmax(W2X1+b2)，X1表示隐藏层的输出f(W1X+b1)。

MLP多层感知预测算法的部分伪码如下：

//定义中间层的类：中间层的输入即input，输出output为softmax。输入层与隐藏层是全连接的。

classHiddenLayer(object):

def _init_(self, rng, input, n_in, n_out,W=None,b=None, activation=T.tanh);

//中间层的输出

lin_output = T.dot(input, self.W) + self.b

self.output = (

lin_output if activation is None ;

else activation(lin_output) ;

)

//3层的MLP模型

class MLP(object):

def _init_(self, rng, input, n_in, n_hidden, n_out):

self.hiddenLayer = HiddenLayer(

rng=rng,

input=input,

n_in=n_in,

n_out=n_hidden,

activation=T.tanh

)

//误差

self.errors = self.logRegressionLayer.errors

//MLP的参数

self.params = self.hiddenLayer.params + self.logRegressionLayer.params

# end-snippet-3

3 政务信息管理与数据交换安全策略

政务数据的共享和交换需要优先考虑并加强信息安全的保护，平台上进行共享交换的信息必须进行脱敏处理，该平台主要采取以下安全策略：

(1)访问权限控制。平台采用分级权限控制，给每个用户分别授予不同的权限，从而实现对数据资源的保护。

(2)交换过程的安全保障。采用电子印戳等技术手段防止数据在交换过程中被非法篡改，同时提供数据的访问和使用跟踪日志数据的分析功能。

(3)传输过程中的安全保障。政务数据共享交换平台部署在市电子政务外网，与互联网逻辑隔离，共享交换数据通过电子政务外网传输，传输过程安全能够得到保证[22]。

(4)数据分类管理。对平台共享数据严格进行分类管理，对涉及商业机密和个人隐私的数据共享需求只提供验证API，不开放数据API，做到只使用数据，不查看数据。

4 比较分析

中间件作为基础软件的重要组成部分，已广泛应用于信息化项目建设中，节省了大量的人力、物力，笔者基于中间件构造的政务数据共享交换平台，与基于其他技术开发的数据交换产品相比，具有结构可靠、开发接口丰富、使用方便、性能突出、配置灵活、部署方便可移植等优点。开发数据共享交换平台几种常见的中间件技术相关性比较如表1所示。

5 结论

笔者基于中间件技术构建并集成了网络通信、数据转换、传输、比对清洗等环节多种中间件建设政务信息管理与数据共享交换平台，实现了从政务信息管理、访问数据源、标准转换、数据传输、数据写入全过程的封装，具备部署方便、可移植的特点，能够可靠地实现政府各部门异构系统间的数据互换和共享，并给出了数据清洗比对和多交换域管理的优化算法。笔者方法能有效提升系统性能，节省建设时间和资金，对我市当前建设智慧型服务政府提供全面支撑，也能够对今后开发类似平台提供有益借鉴。

表1 相关性比较

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XU Bin:Engineer; Government Network Department, Information Center of Wuhan, Wuhan 430014, China.

Research on Government Information Management and Sharing Platform Based on Middleware

XU Bin, LI Lin, ZHONG Luo

In order to solve the sharing and management of government departments lack of unified standard of e-government data network, lack of horizontal connection, business network integration is not enough, a large number of information resources are idle, and to realize cross-sectoral administrative information management and data sharing, this paper constructs a series of middleware from data acquisition, transmission, standardization, and cleaning comparison. This method can realize reliable, efficient, real-time cross platform data transmission in distributed system. Through the middleware package of API service platform, support data sharing and collaborative exchange application, it can support the construction of “Internet + government services”effectively.

e-government data; information management; sharing and exchange; middleware; software architecture

2095-3852(2017)03-0334-04

A

2016-12-09.

徐斌(1982-),男,湖北黄冈人，武汉市信息中心政务网络部工程师，主要研究方向为政务信息管理、政务大数据分析、系统架构和电子政务.

国家自然科学基金项目(61003130)；国家科技支持计划基金项目(2012BAH33F03)；湖北省自然科学基金项目(2015CFB525)；武汉市科技创新团队基金项目(201307020402005).

TN948.61

10.3963/j.issn.2095-3852.2017.03.018