严 诚，唐仕喜

YAN Cheng, TANG Shi-xi

（盐城师范学院 信息科学与技术学院，盐城 224002）

0 引言

当前多数中间件系统如CORBA[1]，DCOM[2]或RMI大都侧重于为分布应用提供通用的支持如消息通信、位置透明、语言透明和互操作等，缺乏支撑可信计算的关键机制如对象复制、一致性维护、故障检测和恢复等；在面临节点失效、对象崩溃、应用值故障和网络分区等问题时，也日益暴露其局限性。但从应用需求角度看，可信应用比普通应用更加复杂，应用开发者更加需要中间件平台的支持。因此，对可信中间件技术的研究也就成为中间件技术领域的重要课题。可信中间件系统在受到广泛关注和研究的同时，也面临新的问题和挑战。

Orbix + Isis系统[4]是第一个支持可信计算服务的商用中间件系统，它采用与Elect ra 类似的策略，即通过修改Orbix 的核心以实现与组通信系统Isis 的有效集成，Orbix + Isis 系统具有较高的效率和较好的透明性，但可移植性和互操作性较差。AQuA系统是美国伊利诺斯大学和朗讯贝尔实验室联合研制的中间件系统，为分布应用提供一个适应性可信计算基本框架，它应用使用QuO指定其期望的可信性需求并通过适应性重配，达到动态容错的目标。加州大学巴巴拉分校开发了Eternal可信中间件系统，为分布对象应用提供透明的可信计算基础设施，Eternal使用日志恢复机制达到失效恢复的目的。瑞士联邦工学院洛桑分校研制开发了OGS 系统是的可信对象中间件系统，为分布对象应用集成组通信服务，满足分布对象应用的可信性需求，通过在ORB 之上为应用定义相应的IDL 接口，实现了一组通用的服务，如消息传递、多播通信、失效监控及一致性维护等，以支持对象容错。加州大学埃尔文分校开发了自适应可信中间件系统ROAFTS，采用Orbix为应用提供分布对象平台的支持，其目标是通过透明地监控和自适应重配系统资源，为复杂的实时关键业务系统提供可信性支持。Lucent 贝尔实验室研发了DOORS，它支持可信计算服务的机制和策略作为ORB 之上的通用服务对象加以实现，为分布对象应用提供可信性支持，DOORS 主要侧重于被动复制策略，并未对组通信和虚同步模型提供支持。这些前期的研究为可信中间件工程化奠定了基础。但在实际的工程中，还有很多需待解决的问题，我们结合新农村合作医疗建设的实际，研究可信嵌入式中间件技术。

建立健全新型农村合作医疗制度是解决“三农”问题，促进城乡经济协调发展，全面深入推进城乡一体化的重要举措，对提高农民健康水平，发展农村卫生事业，维护社会稳定具有重要意义。现行的大部分软件系统能够实现了电脑记账，核发补偿，降低了不少劳动强度，同时保证了核发的准确性，但无法从根本上避免补偿手续繁琐、机构庞大、乱收费等问题，采用可信嵌入式中间件技术的新农合医疗医疗费用实时补偿系统，能有效解决联网医院信息系统复杂程度高、开发商不统一、联网单位众多等问题，能满足医疗费用要求实时监管、实时补偿的要求。系统运行安全、稳定，能满足新农合政策调整、业务拓展的需要。

1 新农合可信嵌入式中间件监督技术

新农合嵌入式中间件服务与工作站、前置机的关系如图1所示。对新农村合作医疗系统的操作进行监督和及时信息反馈，使得所有的操作都能得到及时的响应和处理，保证新农合嵌入式中间件服务的可信息。

图1 新农合嵌入式中间件服务与工作站、前置机的关系

当服务程序收到医院前置机发来的消息后根据不同定义进行取数、操作合管办数据库或计算，并将结果返回至相应的医院前置机。医院管理信息系统根据自身的业务并按照一定的数据包格式调用新农合嵌入式中间件服务，新农合嵌入式中间件服务根据参数设置并向设定的前置机的端口发送数据包，关键代码如图2所示。

图2 新农合嵌入式中间件服务调用关键代码

医院前置机的服务程序开启后自动监测设定的端口，一旦收到消息，服务程序将收到的数据包进行解包并根据不同的定义响应不同的处理事件，服务程序通过与新农合数据中心进行数据交换获得处理结果，并返回结果给发起交易信息的用户。

2 新农合可信嵌入式中间件数据传输技术

新农合可信嵌入式中间件采用数据的加密、打包和上传分离的办法来保证数据的可信性。XML语言是一种面向数据的标记规范，XML数据是完全开放的，打包数据格式采用开放的XML格式以提高新农合可信嵌入式中间件的通用性。

图3 新农合嵌入式中间件服务XML数据体格式

由于在XML规范中并不提供对数据的保密措施，一旦含有商业信息的XML文档被别有用心的人直接得到，泄密几乎是必然的。要设计一个基于XML传递数据的专用加密通道，信息安全是非常关键的问题。

通过CRC32校验算法将加密的数据传送给外网。网络隔离模块的主要功能是接收内网传送的文件，利用DES算法加密，通过CRC32校验算法将加密的数据传送给外网。在远距离数据通信中，为确保高效而无差错地传送数据，对数据进行差错控制。在外网再利用DES算法解密生成XML文件，将XML文件存入外网数据库。

在医院前端系统中调用新农合嵌入式中间件服务对数据打包的关键代码如图5所示。医院前置机的服务程序开启后会自动监测设定的端口，一旦收到消息，服务程序将收到的数据包进行解包并根据不同的定义响应不同的处理事件，服务程序通过与新农合数据中心进行数据交换获得处理结果，并返回结果给发起交易信息的用户。

图4 新农合嵌入式中间件服务数据打包关键代码

3 新农合可信嵌入式中间件实时处理技术

新农合可信嵌入式中间件对交易请求进行路由选择和分发，根据主机资源的占用情况，动态平衡负载，提高应用处理的并发效率、吞吐量，减少网络带宽要求，从而大大提高了主机资源的利用率和应用系统的性能。

新农合可信嵌入式中间件的共享连接能大大地减轻数据服务器的无谓开销，从而提高处理性能，这特别适合于计算量大、业务逻辑复杂、地理位置分布广泛的新农合系统。采用三层C/S/S 结构研发新农合费用实时补偿系统，可信嵌入式中间件的设计减少了服务进程访问数据库所建立的连接，从而减少了数据库处理时间，大大提高数据库处理能力和响应速度。根据测试，在存储过程和建立3级索引的情况下，10 万条数据的响应时间在0.5s 以下。当系统处理量增大时，3 层结构可用通过增加应用服务器来提高系统性能和处理速度。

4 新农合可信嵌入式中间件容错技术

容错系统是在硬件故障或软件错误情况下，仍能继续提供所期望的服务。从实现方式看，容错可以分为硬件容错和软件容错。硬件容错尽管具有速度优势，但它通常需要特殊硬件的支持，缺乏足够的灵活性，导致系统难以修改和维护。因此，当前越来越多的系统采用软件方式实现容错。

建立数据相互恢复机制，客户端数据、数据中心数据、备份数据一旦任何一方数据丢失或损坏都可以从另一方备份数据进行恢复。负责设置各医疗项目标准单位保存各项设置数据，如果修改需在本地修改后上传数据，经合法确认后写入数据中心。各业务客户端每天工作数据保存在本地计算机内，每天或一周上传业务数据，经合法和解密确认后写入数据中心。数据中心每日自动备份数据与日志。

5 结束语

依据卫生部和江苏省相关新农合建设规范，本文结合2009-2010年江苏新型农村合作医疗系统工程实际，探讨了新农合可信嵌入式中间件构建、调用的监督、数据传输、实时处理和容错等关键技术，以新农合组织、管理与运行的基础信息收集和业务管理为主，实现以县为单位的在线费用审核、即时结算和实时监控功能，同省级平台建立畅通的数据通道，向省级平台传送、备份数据，传输报表、下载信息，以及即时传输参合农民省内异地就诊的数据信息，完成异地就诊费用的审核、补偿与结算。分布计算应用领域的不断拓展，推动了分布应用可信性需求的日益增长，对中间件系统提出了新的挑战。如何尽量保持对应用的透明性，减少应用开发者对可信性的关注，继承大量遗留的应用，将是分布应用对可信中间件系统长期而主流的需求。

[1] OMG.The Common Object Request Broker： Architecture and Specification V3.0.2, Object Management Group [EB/OL].http：//hyper.sunjapan.com.cn/ hz/corba/omg/ 2002-11-1/2010-11-15.

[2] Horstmann M, Kirtland M.DCOM Architecture.msdn[EB/OL].http：//microsoft.com/library 2002-11-1/ 2010-8-10.

[3] 卫生部.卫农卫发〔2006〕453号.卫生部关于新型农村合作医疗信息系统建设的指导意见[S].北京：2006.

[4] 杭州创业软件股份有限公司.V1.12009.06.18.江苏省新型农村合作医疗县级统一软件接口规范[S].江苏：2009.