寧夏教育云開放平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文/李永濤 楊俊靈

目前，教育開放平臺(tái)構(gòu)建、實(shí)施主要存在接入難度大、用戶使用難度大和監(jiān)管難度大等問題。各區(qū)甚至各學(xué)校的教育應(yīng)用數(shù)量多，且大量的應(yīng)用分屬不同的應(yīng)用廠商，導(dǎo)致接入難度大。同時(shí)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，由于需在大量應(yīng)用中找到所需應(yīng)用，訪問入口太深，造成使用難度大；對(duì)于管理者來(lái)說(shuō)，難以掌控各機(jī)構(gòu)、學(xué)校對(duì)于應(yīng)用的使用情況，信息化水平監(jiān)管難度大。因此，實(shí)現(xiàn)開放平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化接入、原子卡片千人千面門戶和統(tǒng)一的監(jiān)管中心迫在眉睫。

寧夏教育云開放平臺(tái)通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、開放、共享體系，使各級(jí)各類教育管理應(yīng)用和服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用都可以統(tǒng)一規(guī)范化接入。開放平臺(tái)將寧夏教育云平臺(tái)的資源、能力、技術(shù)、數(shù)據(jù)和服務(wù)通過接口的形式進(jìn)行封裝，面向區(qū)域資源平臺(tái)、第三方應(yīng)用、智能終端提供各類開放接口服務(wù)，支持第三方應(yīng)用服務(wù)廠商快速便捷地開發(fā)應(yīng)用。服務(wù)企業(yè)可參照開發(fā)文檔，快速構(gòu)建自己的各類教育教學(xué)應(yīng)用服務(wù)，讓其應(yīng)用便捷地接入到寧夏自治區(qū)體系各級(jí)平臺(tái)。寧夏教育云開放平臺(tái)讓應(yīng)用共享平臺(tái)海量、優(yōu)質(zhì)、真實(shí)的師生、學(xué)校數(shù)據(jù)以及開發(fā)者的產(chǎn)品在更好地服務(wù)寧夏教育信息化事業(yè)的同時(shí)，還能獲得產(chǎn)品或業(yè)務(wù)上的成功，讓所有參與的企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同可持續(xù)發(fā)展。

系統(tǒng)架構(gòu)

“可插拔式”開放平臺(tái)主要包括開放接口、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、服務(wù)管理三個(gè)部分。開放接口主要包括認(rèn)證會(huì)話類接口、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類接口、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類接口等內(nèi)容；服務(wù)網(wǎng)關(guān)主要包括接口授權(quán)管理、接口流量控制、接口訪問控制和接口監(jiān)控管理；服務(wù)管理主要包括服務(wù)權(quán)限管理、終端服務(wù)管理、服務(wù)監(jiān)控管理和服務(wù)推送管理。平臺(tái)允許門戶管理、資源管理、用戶管理等各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入；支持系統(tǒng)接入的應(yīng)用包括第三方企業(yè)應(yīng)用、已建資源和管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間公共應(yīng)用；能夠?yàn)楸銛y移動(dòng)設(shè)備、“班班通”設(shè)備系統(tǒng)、教室錄播設(shè)備系統(tǒng)等終端提供開放服務(wù)。此外，開放平臺(tái)還支持自治區(qū)、市、縣、校等各級(jí)區(qū)域平臺(tái)的接入。圖1為“可插拔式”開放平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)。

圖1 “可插拔式”開放平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

關(guān)鍵技術(shù)

統(tǒng)一認(rèn)證

統(tǒng)一認(rèn)證是基于一套賬號(hào)體系，通過統(tǒng)一的訪問入口，統(tǒng)一的登錄界面，進(jìn)行平臺(tái)認(rèn)證鑒權(quán)，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄、全網(wǎng)暢通。加入?yún)^(qū)塊鏈核心技術(shù)，確保各平臺(tái)賬號(hào)、密碼能溯源，且不被隨意篡改。云平臺(tái)用戶能夠用同一個(gè)用戶名和口令登錄不同系統(tǒng), 并且通過單點(diǎn)登錄能夠最大程度簡(jiǎn)化用戶操作，有效提升管理效率、避免資源浪費(fèi)和降低安全隱患。統(tǒng)一認(rèn)證在本平臺(tái)主要有三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：

1.同步全學(xué)段用戶賬號(hào)信息，實(shí)現(xiàn)包括學(xué)前、基教、職教、高教在內(nèi)的用戶單點(diǎn)登錄。

2.云平臺(tái)和各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)保持統(tǒng)一登錄和統(tǒng)一登出，若用戶在未登錄狀態(tài)下訪問某一應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)將用戶轉(zhuǎn)向統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)的登錄頁(yè)面，接受用戶輸入的賬號(hào)和密碼并且進(jìn)行驗(yàn)證；如果認(rèn)證通過，登錄完成，此時(shí)進(jìn)入云平臺(tái)和接入平臺(tái)的其他應(yīng)用時(shí)無(wú)需二次登錄；同理，用戶在平臺(tái)某一處登出后，全平臺(tái)都將退出登錄。

3.App端進(jìn)入云平臺(tái)免登，從寧教云App端進(jìn)入教育云平臺(tái)和接入云平臺(tái)的各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，用戶不需要輸入賬號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，平臺(tái)會(huì)調(diào)用寧教云App端的賬號(hào)信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄。

應(yīng)用接入

應(yīng)用接入平臺(tái)的主體流程為：應(yīng)用登記、服務(wù)企業(yè)賬號(hào)激活、接口訂閱、開發(fā)聯(lián)調(diào)、應(yīng)用上線、應(yīng)用開通。

應(yīng)用登記流程為登記應(yīng)用信息、準(zhǔn)入審核、應(yīng)用授權(quán)、創(chuàng)建企業(yè)賬號(hào)。登記的應(yīng)用通過準(zhǔn)入審核后，平臺(tái)將檢查應(yīng)用服務(wù)企業(yè)是否有開放平臺(tái)賬號(hào)，如果沒有，則創(chuàng)建一個(gè)企業(yè)賬號(hào)，并將激活碼返回給應(yīng)用登記機(jī)構(gòu)。服務(wù)企業(yè)可通過激活碼激活賬號(hào)，完成后續(xù)操作。服務(wù)企業(yè)賬號(hào)激活指服務(wù)企業(yè)首次登錄平臺(tái)前，需要在登錄彈窗點(diǎn)擊“賬號(hào)激活”鏈接，進(jìn)入賬號(hào)激活流程。完成整個(gè)激活過程，接下來(lái)就可以登錄平臺(tái)，進(jìn)行應(yīng)用接入。

接口訂閱主要是申請(qǐng)訂閱和接口審核流程。審核通過的接口將對(duì)申請(qǐng)企業(yè)開放，企業(yè)可使用接口進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。開發(fā)聯(lián)調(diào)包括開發(fā)部署和測(cè)試聯(lián)調(diào)。服務(wù)企業(yè)在取得應(yīng)用授權(quán)及完成接口訂閱之后，可以按照平臺(tái)提供的開發(fā)文檔進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)和部署。服務(wù)企業(yè)開發(fā)的應(yīng)用需符合平臺(tái)應(yīng)用接入規(guī)范中的規(guī)定，否則將無(wú)法通過上線審核。

在應(yīng)用上線前，服務(wù)企業(yè)可以使用平臺(tái)提供的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用的功能及對(duì)接的接口進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果修復(fù)存在的問題。測(cè)試需要覆蓋平臺(tái)測(cè)試模板中所要求的內(nèi)容，并將相關(guān)結(jié)果記錄到測(cè)試報(bào)告中。

應(yīng)用上線流程主要是提交上線申請(qǐng)、上線審核、上線發(fā)布。管理人員審核用戶應(yīng)用上線申請(qǐng)，可根據(jù)需要查看應(yīng)用截圖、測(cè)試報(bào)告或?qū)?yīng)用進(jìn)行試用。如果應(yīng)用不符合平臺(tái)應(yīng)用接入規(guī)范，則駁回申請(qǐng)，返回審核意見，服務(wù)企業(yè)需按照意見修改后重新提交審核。管理員通過應(yīng)用上線審核后，平臺(tái)自動(dòng)將應(yīng)用發(fā)布到應(yīng)用中心，發(fā)布后為上線狀態(tài)。平臺(tái)自動(dòng)對(duì)登記應(yīng)用的機(jī)構(gòu)開通應(yīng)用，其他機(jī)構(gòu)可以申請(qǐng)開通應(yīng)用。

應(yīng)用開通主要流程為申請(qǐng)開通、開通應(yīng)用、應(yīng)用開通通知。機(jī)構(gòu)/學(xué)校管理員向平臺(tái)提交開通申請(qǐng)。平臺(tái)收到機(jī)構(gòu)/學(xué)校提交的應(yīng)用開通申請(qǐng)，自動(dòng)對(duì)申請(qǐng)機(jī)構(gòu)開通平臺(tái)端應(yīng)用權(quán)限。新的機(jī)構(gòu)/學(xué)校獲準(zhǔn)開通應(yīng)用后，平臺(tái)將自動(dòng)向服務(wù)企業(yè)發(fā)送開通通知。服務(wù)企業(yè)可查看開通機(jī)構(gòu)聯(lián)系人信息，對(duì)接應(yīng)用端開通事宜。圖2為應(yīng)用接入流程圖。

圖2 應(yīng)用接入流程

同時(shí)，教育云平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)交互，提供了一套三級(jí)接入標(biāo)準(zhǔn)。其中，一級(jí)接入標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)基本數(shù)據(jù)，例如教育機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)、部門數(shù)據(jù)、科目數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)、學(xué)生數(shù)據(jù)等；二級(jí)接入標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，例如學(xué)生學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)、學(xué)生體檢數(shù)據(jù)、學(xué)生考勤數(shù)據(jù)、學(xué)生消費(fèi)數(shù)據(jù)等；三級(jí)接入標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)教育資源，例如以圖片、音視頻文件、文檔為主的數(shù)字化教育資源。三級(jí)接入標(biāo)準(zhǔn)不僅指明了標(biāo)準(zhǔn)適用的數(shù)據(jù)類型，并且為相應(yīng)的數(shù)據(jù)提供了一套豐富的數(shù)據(jù)接入接口。

數(shù)據(jù)接入

教育云平臺(tái)通過數(shù)據(jù)接口為數(shù)據(jù)源提供數(shù)據(jù)接入服務(wù)，提供RESTful方式的接口，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的接入。數(shù)據(jù)傳輸采用JSON格式，支持各種程序語(yǔ)言，數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)單，易于讀寫，占用帶寬小。數(shù)據(jù)接入的主要流程為應(yīng)用接入平臺(tái)、訂閱數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)接口審核、開發(fā)數(shù)據(jù)接口、獲取/上報(bào)數(shù)據(jù)。服務(wù)企業(yè)在可訂閱接口列表中選擇需要訂閱的數(shù)據(jù)接口，將選擇的接口列表提交管理人員審核。管理人員收到服務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)接口訂閱申請(qǐng)后，檢查申請(qǐng)的接口列表，可有選擇性地通過或駁回特定接口的訂閱申請(qǐng)。審核通過的接口將對(duì)申請(qǐng)企業(yè)開放，企業(yè)可使用接口進(jìn)行開發(fā)，接入應(yīng)用數(shù)據(jù)。服務(wù)企業(yè)訂閱接口并通過審核后，可以按照平臺(tái)提供的開發(fā)文檔進(jìn)行接口開發(fā)，其接入數(shù)據(jù)需符合平臺(tái)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用接入平臺(tái)后，可在用戶通過統(tǒng)一認(rèn)證登錄應(yīng)用后，獲取/上報(bào)相關(guān)的數(shù)據(jù)。平臺(tái)根據(jù)應(yīng)用的AppID、AppKey進(jìn)行應(yīng)用鑒權(quán)，且需要通用當(dāng)前登錄的用戶權(quán)限來(lái)確定應(yīng)用可訪問的數(shù)據(jù)范圍。

資源接入

資源接入的主體包括資源提供方和資源使用方。資源提供方可通過教育云平臺(tái)提供的資源匯聚服務(wù)將自有資源編目數(shù)據(jù)匯聚到平臺(tái)，平臺(tái)對(duì)來(lái)自各個(gè)資源提供方的資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一搜索和智能推薦。資源提供方接入主要流程為資源平臺(tái)接入、資源編目數(shù)據(jù)導(dǎo)入、資源匯聚整合、資源統(tǒng)一呈現(xiàn)、增量數(shù)據(jù)同步（如圖3所示）。對(duì)于資源平臺(tái)的資源編目數(shù)據(jù)，采用離線方式進(jìn)行同步，資源提供方根據(jù)平臺(tái)的資源編目數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將平臺(tái)的編目數(shù)據(jù)導(dǎo)入到教育云資源中心。教育云平臺(tái)根據(jù)資源提供方導(dǎo)入的資源編目數(shù)據(jù)，將對(duì)接的平臺(tái)資源匯聚到資源中心，供教育云用戶使用。匯聚到資源中心的第三方資源，將和平臺(tái)自建資源統(tǒng)一呈現(xiàn)，用戶可以無(wú)差別檢索、查看和下載。資源系統(tǒng)方的資源發(fā)生變化時(shí)，需將變化信息同步到平臺(tái)資源中心，包括新增資源（上架資源）、修改資源、刪除資源（下架資源）等。增量數(shù)據(jù)的同步通過資源同步接口實(shí)現(xiàn)。

圖3 資源提供方接入流程

應(yīng)用資源使用的主要流程為應(yīng)用接入平臺(tái)、訂閱資源接口、資源接口審核、開發(fā)資源接口、資源獲取。服務(wù)企業(yè)在可訂閱接口列表中選擇需要訂閱的數(shù)據(jù)接口，將選擇的接口列表提交管理人員審核。管理人員收到服務(wù)企業(yè)的資源接口訂閱申請(qǐng)后，檢查申請(qǐng)的接口列表，可有選擇地通過或駁回特定接口的訂閱申請(qǐng)。審核通過的接口將對(duì)申請(qǐng)企業(yè)開放，企業(yè)可使用接口進(jìn)行開發(fā)，在應(yīng)用中使用平臺(tái)資源。服務(wù)企業(yè)訂閱接口并通過審核后，可以按照平臺(tái)提供的開發(fā)文檔進(jìn)行接口開發(fā)，服務(wù)企業(yè)接入的應(yīng)用需符合平臺(tái)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)用戶通過教育云平臺(tái)統(tǒng)一認(rèn)證登錄應(yīng)用后，應(yīng)用可通過接口獲取當(dāng)前用戶訪問的資源，通過關(guān)鍵字檢索資源，或者獲取平臺(tái)根據(jù)當(dāng)前用戶的身份和教學(xué)/學(xué)習(xí)進(jìn)度自動(dòng)推薦的資源。

教育云開放平臺(tái)經(jīng)過測(cè)試使用能夠滿足用戶的相關(guān)需求，但是目前的開放平臺(tái)由于服務(wù)單一、開發(fā)工作相互獨(dú)立，導(dǎo)致存在大量的重復(fù)開發(fā)工作問題，平臺(tái)流程、平臺(tái)性能以及平臺(tái)開放能力都還有待提升。

能力接入

能力接入的主要流程為應(yīng)用接入平臺(tái)、訂閱能力接口、能力接口審核、開發(fā)能力接口、使用平臺(tái)能力。應(yīng)用接入流程詳見應(yīng)用接入部分。服務(wù)企業(yè)在可訂閱接口列表中選擇需要訂閱的數(shù)據(jù)接口，將選擇的接口列表提交管理人員審核。管理人員收到服務(wù)企業(yè)的能力接口訂閱申請(qǐng)后，檢查申請(qǐng)的接口列表，可有選擇地通過或駁回特定接口的訂閱申請(qǐng)。審核通過的接口將對(duì)申請(qǐng)企業(yè)開放，企業(yè)可使用接口進(jìn)行開發(fā)，調(diào)用平臺(tái)能力。服務(wù)企業(yè)訂閱接口并通過審核后，可以按照平臺(tái)提供的開發(fā)文檔進(jìn)行接口開發(fā)。應(yīng)用在需要使用平臺(tái)能力的場(chǎng)景，如統(tǒng)一認(rèn)證登錄、用戶選擇人臉識(shí)別模式時(shí)，可以通過接口調(diào)用相應(yīng)的平臺(tái)能力。

總結(jié)與展望

寧夏教育云開放平臺(tái)通過提供標(biāo)準(zhǔn)的開放接口，為應(yīng)用開發(fā)者提供可以基于平臺(tái)的能力區(qū)開發(fā)、優(yōu)化應(yīng)用，并且通過接口能夠獲得可靠的數(shù)據(jù)、教育資源、文件等基礎(chǔ)服務(wù)，提供一站式的服務(wù)模式。應(yīng)用開發(fā)、上架、授權(quán)在開放平臺(tái)中同步完成，輻射寧夏教育體系內(nèi)所有用戶，讓應(yīng)用能夠得到最大程度的輻射，獲得更多的客戶。通過接入開放平臺(tái)，應(yīng)用開發(fā)者可以將自身的應(yīng)用上架到寧夏教育云應(yīng)用商店中，從而獲得更多的區(qū)域、學(xué)校用戶的關(guān)注和使用，而應(yīng)用開發(fā)者提供的各類教育應(yīng)用也讓用戶在教學(xué)、教務(wù)、辦公場(chǎng)景下的需求得到滿足，通過平臺(tái)生態(tài)讓用戶、應(yīng)用開發(fā)者互利共贏，為教育事業(yè)信息化水平的提高添磚加瓦。

本文設(shè)計(jì)的教育云開放平臺(tái)經(jīng)過測(cè)試使用能夠滿足用戶的相關(guān)需求，但是目前的開放平臺(tái)由于服務(wù)單一、開發(fā)工作相互獨(dú)立，導(dǎo)致存在大量的重復(fù)開發(fā)工作問題，平臺(tái)流程、平臺(tái)性能以及平臺(tái)開放能力都還有待提升。第一，可以基于接口集成的云開放平臺(tái)針對(duì)不同類型和不同層次服務(wù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)開放接口規(guī)范，保證開發(fā)者可以安全、深層次地使用云計(jì)算環(huán)境中的虛擬資源，并且在開放平臺(tái)中集成第三方接口。第二，對(duì)教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的研究與利用，提升異構(gòu)數(shù)據(jù)的展示效果與交互效率，以支撐應(yīng)用開發(fā)者數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用。第三，區(qū)塊鏈作為一種新型分布式數(shù)據(jù)治理技術(shù)，具有提升數(shù)據(jù)公開透明度、促進(jìn)數(shù)據(jù)分級(jí)共享、提高數(shù)據(jù)開放效率和保障數(shù)據(jù)安全等優(yōu)勢(shì)，可作為推動(dòng)教育云開放平臺(tái)數(shù)據(jù)開放的核心支撐技術(shù)。