РОЛЬ МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗВИТИИ IT-ИНФРАСТРУКТУРЫ КАЗАХСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ

Введение

С каждым годом мобильные технологии развиваются все быстрее и быстрее и вместе с ними растут и требования к IT-инфраструктурам различных предприятий и организаций, в том числе и к учебным заведениям.

К ним относятся такие требования, как гибкость, мобильность и интерактивность. Помочь соответствовать этим требованиям могут различные мобильные технологии.

В последние годы необычайно популярными стали облачные технологии, которые позволяют организациям, не имея своих компьютерных мощностей, содерждать большие информационные системы. На данный момент многие организации постепенно переводят свои компьютерные мощности на облачные платформы такие, как Microsoft Azure, Amazon Web Services.

Также в развитии не уступают производители полупроводниковых приборов, которые каждый год уменьшают размер транзисторов в своих чипах путем уменьшения технологического процесса производства, позволяя совмещать в маленьком устройстве, как смартфон или планшет, возможности полноценного настольного компьютера.

Очевидно, что внедрение мобильных технологий в IT-инфраструктуру вуза даст большие экономические и временные выигрыши.

Сами мобильные технологии уже успели внедриться во многие сферы нашей жизни, начиная от транспортных карт до совершения бесконтактных платежей. Самой немаловажной из них является технология бесконтактных операций NFC (Near Field Connection) [4]. В этой статье будет рассмотрена использование бесконтактной технологии NFC для улучшения IT-инфраструктуры Казахского национального университета имени аль-Фараби.

IT-инфраструктура и СКД КазНУ.

IT-инфраструктура Казахского национального университета имени аль-Фараби является сложным организационно-техническим комплексом. Она содержит большое количество серверов различных платформ (веб-сервера, сервера баз данных, сервера СКД), которых объединяет большая структурированная система сетей. На данный общее количество серверов превышает 48, и суммарная длина сетей превышает значения 30 километров[3].

КазНУ использует решение компании Perco -  Perco S-20 в качестве системы контроля доступа. В которой роль идентификаторов пользователей играют бесконтактные (Proximity) карты Mifare, HID или EMARINE. На каждого сотрудника, студента или преподавателя выдается карта доступа формата (HID, MIFIRE, EMMARINE) [2].

СКД Perco s-20 построена на базе данных FireBird SQL и написана на языке программирования Delphi.

Корпоративная информационная система университета уже давно интегрирована с ее СКД. Эта дает большие возможности для внедрения мобильных технологий в IT-инфраструктуру КазНУ.  

Применение технологии NFC в IT-инфраструктуре КазНУ.

Концепт “Умного университета”.

Одной из проблем системы контроля доступа университета является отсутствие «универсальности» бесконтактной карты студента, преподавателя или сотрудника.  

На данный момент существует отчетливый концепт “умного университета”, в котором предполагается использовать бесконтактные карты, в качестве библиотечной карты, бесконтактной платежной карты в платных сервисах университета, превращая бесконтактную карту студента в подобие удостоверения личности. Таким образом IT-инфраструктура университета станет более автоматизированным и централизованным.

Сейчас бесконтактные карты используются исключительно в целях пропуска в здания университета.

Применение технологии NFC в IT-инфраструктуре университета.

1. Интеграция устройств с NFC со СКД университета.

Устройство с NFC, карты Mifire, могут играть роль дополнительной пропускной карты пользователя в СКД Perco. Устройства с NFC могут взаимодействовать с любыми считывателя карт доступа Mifire.

Ежегодно КазНУ тратит большие деньги (порядка нескольких миллионов тенге) для изготовления карт доступа новым студентам или сотрудникам. Очевидно, что, это неоптимальные затраты. Эмулирование карт доступа или использование альтернативной карты пользователя может значительно сэкономить денежные средства университета.

В СКД Perco пользователь может иметь несколько и более привязанных карт доступа, то есть пользователь СКД может одновременно привязать к учетной записи пользователя любые карты совместимые с NFC.

Одной из таких карт доступа могут быть эмулированные мобильным устройством NFC карты посредством технологии HCE.

Технология HCE была разработана компанией Google, и она стала доступной всему миру вместе с выходом ОС Android 4.4.2 (кодовое имя - Kitkat). Эта технология позволит эмулировать NFC карту, имеющую защищенную часть памяти (secure element), которая обеспечит безопасность различных бесконтактных операций [1].

Почти любое мобильное устройство с NFC и ОС Android 4.4.2 будет поддерживать эту технологию.

Однако данный метод имеет свои ограничения в виде наличия различных контроллеров NFC на мобильных устройствах. То есть одни смартфоны будут иметь постоянный идентификатор NFC, а другие будут менять идентификатор эмулированной NFC карты при каждом взаимодействии со считывателем.

Так как эмулированная карта может содержать данные так же, как и обычная NFC метка, то возможно расширения системы СКД для привязки студентов, сотрудников не через идентификатор карты, а посредством данных авторизации, сохраненных на ее памяти. Необходимо хранить их только в защищённой части памяти, эмулированной NFC карты.

Чтобы СКД могла считывать данные с NFC карты необходимо перепрограммировать считыватели турникетов, чтобы они могли распознавать пользователя также по информации, хранящейся в защищенной части памяти NFC. Чтобы полностью интегрировать NFC со СКД университета необходим серьёзный апгрейд системы СКД. Однако этот метод требует весомого вмешательства в СКД университета, что может занять значительное время и потребовать значительных ресурсов.

Часть мобильных телефонов, имеющие постоянный идентификатор NFC могут использоваться как карты доступа, а другая часть могут использоваться в качестве карты доступа только после перепрограммировании турникетов и программного обеспечения СКД.

Эмулированная карта доступа является полной эмуляции обычной NFC метки, то есть к СКД можно также привязать любые устройства и аксессуары с NFC (NFC-кольца, NFC-браслеты, NFC-чехлы и т.п.) [1].

В рамках диссертационной работы магистранта разрабатывается модуль мобильного приложения университета привязки карты доступа студента или преподавателя вуза к его учетной записи в СКД.

Рисунок 1. Схема регистрации эмулированного NFC со статичным идентификатором, карт Mifire Classic и NFC аксессуаров в список карт пользователя в базу данных СКД Perco.

Рисунок 2. Блок-схема работы мобильного приложения регистрации альтернативных карт доступа и NFC устройств в список карт пользователя в СКД Perco.

Рисунок 3. Блок-схема работы веб-сервиса регистрации альтернативных карт доступа и NFC устройств в список карт пользователя в СКД Perco.

2) Разработка мобильного приложения для ППС с сервисом заполнения истории посещения студентов путем считывания карт студента.

Задача: Разработка мобильного приложения для преподавателя с функцией проверки посещаемости студентов посредством считывания их карт доступа.

Роль: мобильный телефон будет играть роль считывателя карт MIFIRE.

В рамках диссертационной работы магистранта разрабатывается мобильное приложение для преподавательского состава вуза.

На выходе должно быть мобильное приложение для Android с реализованными функциями авторизации, показа расписания, групп студентов, вывода подробной информации о студенте, вставки оценок и проверки посещения путем считывания проходной карты или NFC устройства студента. Эмулированные карты NFC по технологии HCE могут также использоваться как карта для проверки посещения, в котором идентификатор не будет иметь никакого значения, а данные в ее памяти могут представлять данные о студенте, владеющим телефоном и авторизованным в мобильном приложении Univer. 

Мобильное приложение нуждается в разработке специального веб-сервиса(API). Веб-сервис должен выполнять функцию вывода расписания, списка групп и студентов, проверки посещаемости студентов и других функции выполняемыми преподавателем.

Целевой мобильной платформой была выбрана Android, так как она является самой популярной (порядка 85% всех смартфонов и планшетов) и многофункциональной на данный момент. Ниже будут показаны схема (Рисунок 4) и блок схема (Рисунок 5) работы разрабатываемого решения.

Рисунок 4. Схема процесса проверки посещаемости студентов преподавателем посредством считывания идентификаторов их карт, NFC устройств мобильным устройством преподавателя.

Рисунок 5. Блок-схема работы мобильного приложения для ППС с сервисом заполнения истории посещения студентов путем считывания карт студента.

Примечания к блок схеме на Рисунке 5:

1. функция ReceiveCurrentSchedule () отправляется запрос в веб-сервис на получения списка текущего расписание преподавателя и записывает его в локальную базу данных SQLite.
2. функция getCurrentGroups () отправляется запрос веб-сервис на получения списка групп со студентами текущего занятия.
3. Список students содержит список студентов, где сущность студент содержит атрибуты такие, как id, card_id, имя, фамилия, отчество, факультет и специальность. Список состоит из студентов текущей группы.
4. Переменная comeStudentList – список пришедших студентов, по умолчанию он пустой
5. Переменная cardIdList[n] – массив идентификаторов карт доступа пришедших студентов.
6. Переменная Found – переменная, имитирующая break в цикле for.
7. Функция sendcameStudentList посылает список пришедших студентов cameStudentList на веб-сервис, которая заполнит посещения.

На данный момент достигнуты определенные успехи в разработке мобильного приложения для препадательского состава университета. Снизу представлен интерфейс бета версии мобильного приложения (рисунок 6).

Описание интерфейса бета-версии приложения (рисунок 6).

1. Страница авторизации – это ввод логина и пароля преподавателя.
2. Страница расписания. После авторизации приложение сразу же переходит к окну текущего расписания, где текущий предмет выделен своим цветом.
3. Окно предмета. При щелчке по текущему предмету, откроется окно предмета, где будут отображаться списки групп студентов по текущему предмету
4. Окно списка студентов текущей группы, галочкой будут отмечены, те, кто прислонил карту доступа к мобильному устройству.
5. Окно информации о студенте. Здесь преподаватель сможет увидеть подробную информацию о студенте.
6. Навигационное меню.

Рисунок 6. Интерфейс бета версии разрабатываемого мобильного приложения.

Заключение: Мобильные технологии несомненно внесут весомый вклад в IT-инфраструктуру Казахского Национального университета имени аль-Фараби и других подобных вузов. Затронутся аспекты не только удобства и скорости, но и финансовые аспекты. В статье были рассмотрены два случая использования NFC с текущей IT-инфраструктурой университета, но это лишь малая часть возможных применения этой технологии. Возможно, в будущем КазНУ приобретет новые оборудования для NFC, что даст возможность использовать NFC в полную силу.

Список литературы:

1. Десять фактов о технологии HCE [Электронный ресурс]. – режим доступа. Url: http://bankir.ru/publikacii/20151116/desyat-faktov-o-tekhnologii-nse-10006907/ (дата обращения: 23.11.16)
2. Кожихов А. К вопросу организации ситуативно-мониторингового центра при университете. // Применение информационно-коммуникационных технологий в образовании и науке: тезисы докл. международной научно-практической конференции (Алматы, 22 ноября. 2013 г.). – Алматы, 2013. - с. 114–117.
3. Сурина Н.Н., Суринов Ю.И., Чеканов П.Ю., Каламан Е.. Сетевая инфраструктура КазНУ, как пример крупной сети // Применение информационно-коммуникационных технологий в образовании и науке: тезисы докл. международной научно-практической конференции (Алматы, 22 ноября. 2013 г.). – Алматы, 2013. - с. 106–109.
4. Что такое NFC и как его готовить [Электронный ресурс]. – режим доступа. Url: https://habrahabr.ru/article/272217/ (дата обращения: 20.11.16)