基于Android系统的移动学习终端平台开发与安全

◆张永刚

（定西师范高等专科学校 甘肃 743000）

基于Android系统的移动学习终端平台开发与安全

◆张永刚

（定西师范高等专科学校 甘肃 743000）

随着科学技术与互联网络的发展与进步，我们已经适应并且对网络产生了依赖的心理。网络世界信息资源十分丰富，在很大的程度上改善了人们的生活水平，提升了人们的生活质量。传统的教育受到场地以及相关教育资源、方式的限制，已经无法满足现代社会人们对于知识的学习与需求。与此同时，高速发展的社会对人才的要求也在不断提升，人们需要随时随地地掌握最新的知识与信息。因此，移动学习的方式应运而生。移动学习是一种基于移动通信技术的一项非正式的学习。本文设计的就是一种针对移动学习平台的要求与特点，以Android手机为使用终端进而构建的出来的，基于Android系统的移动学习平台。

Android系统；移动学习；移动学习终端平台；开发与研究

0 引言

随着我国经济的发展，社会的进步，对于教育的发展越来越予以重视。一个国家的教育水平就能体现出这个国家的综合实力。随着信息技术时代的到来，传统的教育模式已经无法满足现代社会对于人才的培养要求了。

1 Android系统简介

1.1 Android概述

Android是基于Linux平台的开源手机操作系统，由Google进行研究与开发的。其主要是应用于移动便携设备上，如我们经常使用的手机或者是平板电脑等。距第一部Android手机的发布至今已有十余年的时间，随着智能手机的普及，Android系统在移动设备上的应用越来越广泛。据相关数据显示，Android系统在全球智能手机的操作系统中占据了近76%的市场份额，而在我国的市场占有率接近90%。

1.2 Android系统的优缺点（1）系统的开放性与免费性

Android系统相对应于其他的系统而言，有着不可比拟的开放性以及服务的免费性。Android系统对于第三方的软件的安装与应用是完全开放的，进而就为软件的开发者在开发时提供了较大的发挥空间，同时鼓励了相关的开发者开发更多功能的Android应用。

（2）无缝结合的Google应用

Google作为全球互联网络的领军代表，有着一套属于自己的独特服务体系。近年来，Google已经在搜索、地图、邮件等方面形成了较大的影响力，同时也将其应用到智能手机中。因此应用Android平台的智能手机其在搜索功能上占有绝对的优势，用户可以利用手机享受到各种各样的Google服务。

（3）相关厂商的支持

Android系统已经获得移动运营商、手机设备制造商、开发者等相关厂商的鼎力支持。随着Android系统的发展，越来越多的企业加入到了开放手机联盟中。基于Android的开放性，很多厂商也推出了属于自己独特的企业文化特色产品，这些产品通常情况下具有较多的功能，样式造型多变，并且价格较低，因此受到了大多数消费者的追捧和欢迎。同时也增加了许多的Android客户，从而推进了Android系统的进一步发展。

（4）技术需要进一步的完善

就目前而言，Android系统的版本虽然已经发展到了5.0以上了，但在其技术中仍旧存在许多的缺点，系统自身的bug是这么多年来一直无法完全消除的。由于Android系统应用的手机类型、配置比较多也比较复杂，因此为了兼容不同层次的硬件，其Android系统就存在先天性的低效率的不稳定的特点。

（5）其他技术的竞争

智能手机与PC的互相联动以及相关的无缝对接是现代信息技术发展的一个必然趋势。就以此而言，微软的Windows系统所推出的Windows mobile与互联网的无缝对接技术就要比Android系统的更加优秀，因为微软在操作系统市场上占有极大的占有率。除此之外，近年来苹果系统的市场占有率也在逐年提升，占据了市场中极大的一部分份额。

2 移动学习平台设计

2.1 系统设计的原则和目标（1）设计原则①可扩展性原则

Android系统的可扩展性原则要求设计者在设计之前就对其发展的前景进行全面、全方位的系统性分析，在考虑增加目前所需功能的同时，思考其系统的内容扩展性功能扩展性以及相关开放接口的扩展性，并为其留有可以随时更改替换的余地。

②可行性原则

可行性原则是将现有的Android技术与相关的学习课程资源进行融合，进而推出移动学习平台的基本功能。除此之外，还要将网络中相关的学习资源和学习功能应用到移动学习平台之中，进而使这两者能够取长补短、相互补充。

③安全性原则

Android系统在设计时需要充分的考虑到相关信息的安全性问题，必须保证其用户的相关资料与信息不被他人进行非法的盗取与更改，同时还需要保护相关用户的知识产权以及用户的隐私。

④实现性原则

实现性原则要求设计者在设计时以客户的要求作为参考的第一要素来进行设计，所涉及出来的产品其功能与界面应当更具人性化，相关的操作应该简便实用，界面需清晰、简洁、大方。同时其产品要能够将现有的网络信息技术尽可能的全部应用，同时尽量可能多的包含相关的有效资源，使其得以充分的利用。

（2）设计目标

该平台的设计就是能够充分利用现有的课程学习资源，在保证相关通讯环境安全的前提之下，设计出一个集实时、便捷、方便维护与更新资源的移动学习平台。从而能够帮助学生、老师以及全部人们可以随时随地的获取自己想要的知识信息，了解更多的新闻信息，从而实践真正意义上的自主学习。

2.2 流程设计

移动设计平台的设计与实现需要经过相关的需求分许，对平台的设计以及平台实现着三个阶段。在这其中，对平台的设计与平台的实现可以同时进行，是两个并行的阶段。其设计的流程如图1。

移动学习平台的设计主要包含了相关服务器端的设计以及客户端的设计，其中又涵盖了架构设计、功能设计、模块设计、基类设计等多项的设计内容。

图1 移动学习平台的设计与实现流程图

2.3 总体功能设计

（1）课程学习功能

学习平台就相关课程在设计时需要从相关的课程以及课程的类别、课程教师、课程内容方面来进行设计与管理。其中对课程管理包括课程的创建、发布、维护、删除和课程状态进行管理，根据这些方面来从整体上把握该课程，进而为学习者推荐相关的课程。而课程类别管理则主要辅助课程管理，对课程类别进行创建、修改、删除等。对于课程教师的管理主要包括对相关课程的教师进行课时及任务的分配，同时还要对教师的用户端进行相关的管理。其课程内容管理就是对其课程的教学内容以及课程内容的文件夹进行管理。

（2）视频学习功能

在设计移动端的学习平台时，其中相关的视频学习内容是绝对不能忽略的。关于视频学习功能中主要包括了创建视频以及将其进行上传、发布、维护、管理、推荐等方面的视频管理，以及专项的视频专辑管理。除此之外，用户对于相关视频的下载、提问、评论等的学习工具即相关的支持。

3 基于Android移动学习平台的实现

3.1 页面的实现

基于Android移动学习客户端的操作界面都是一个屏幕，这个屏幕在Android系统中又被称为活动。在学习平台中，每一个活动都被划分为一个类，活动类将会显示由UI控件组成的用户交互接口，并对此做出相应的反映。

在进行需求分析时，Android客户端的应用界面的布局美观、显示的内容较为清晰，相关的指示明确清楚等。而在开发实现的过程中，Android程序的界面布局其文件会被放置在res/layout 文件夹中。一般而言，一个布局文件对应的是一个相应的界面，但是在Android系统的程序中，就会产生三种不同的界面，即XML布局文件、通过用户界面接口以及直接用代码生成。在移动学习课程系统的实现过程中，形成的是第一种界面形式。

3.2 网络通信功能实现

用户在Android移动便捷设备中进行学习操作时，Android客户端需要与移动系统的服务端通过网络通信从而获取最新的课程咨询及相关的课程信息与内容。用户需要通过互联网络来对服务器进行访问是由于Android系统本身的优秀联网功能。就目前而言，Android系统支持三种网络接口，分别为标准Java 接口（java.net.*）、Apache 接口（org.apahce）和 Android网络接口（android.net.*）。其中的Java 标准接口能够提供与互联网有关的类，包括流和数据包套接字和创建 Http 处理的相关类。

用户在使用Internet进行上网时，使用的最广泛的通信协议就是HTTP协议，Android系统中大多数的Java应用程序几乎也是使用HTTP协议来进行网上资源的浏览与获取。在 JDK 的java.net 包中提供了基本的HTTP访问协议，但是其中的功能不全面。Apache HttpClient项目是一个开源项目，能够为客户端的HTTP编程提供高效率、经过实时更新的、功能全面的工具包。同时，HttpClient 对 java.net 中的类做了封装和抽象。DefaultHttpClient 是默认的HTTP 客户端类，为了使移动通信客户端能与服务器端建立良好的通信，可以凭借代码 HttpClient httpclient =new DefaultHttpClient()；同时使用DefaultHttpClient 创建一个HTTP链接。当客户端与服务器端连接后，会返回一个HTTP 连接来响应 HttpResponse 对象，并且通过 HttpResponse对象获得响应信息。

3.3 播放视频功能实现

在基于Android系统的移动学习客户端中，其在线媒体播放器的功能是用于播放和存储在服务器端的音频、视频以及相关的流媒体资源。这些资源被存放在服务器端的一个固定的文件夹中，在移动学习客户端的数据库中仅保留这些资源的相关地址信息。因此，当客户端进行多媒体资源操作时，其服务器首先需要从数据库中获得相关资源的地址信息，然后通过地址将多媒体资料传输到客户端，并通过其多媒体软件进行播放。

3.4 数据存储功能实现

（1）SharedPreferences 存储数据

在移动学习客户端的实现过程中，需要对用户输入的登录账号、相关的密码以及最后以此学习的课程内容位置进行保存。对于这类信息可以通过“key-value”格式来表示其基本数据，并在系统实现过程中使用 Share Preferences 对其进行存储。

（2）文件存储数据

在Android移动学习客户端中，可以利用文件保存从服务器端获得的相关课程资源信息的数据。通常情况下，对于文件数据的读取，需要通过 opernFileOutput 方法打开存储课程资源数据的文件，而后使用 load 方法加载文件中的数据。

将数据保存到指定文件的代码如下：

将相关的课程资源保存在客户端本地文件中，当用户访问客户端时，就能从本地文件中读取相关的课程资源数据。读取本地文件代码如所示：

（3）SQLite 存储数据

SQLite 是一种新型的轻型数据库，由于SQLite 具有占资源量的优势，因此在嵌入式设备中SQLite 只需要占据几百K的内存就能够正常运转。SQLite 数据库中所存储的所有数据均在一个文件夹内。在Android移动学习客户端中，用户的学习考试成绩等都可以存储在SQLite 内，既不会占据太多的内存，同时方便相关用户的操作与查阅。

4 基于Android移动学习平台的安全技术

4.1 防火墙技术

防火墙是确保网络信息安全的重要技术工具，能都对网络数据的发送与接收按照相关的规定进行允许与阻止，从而保护其应用平台的安全。防火墙在网络安全中的应用十分广泛，在其外部与内部网络之间建立起一个网络防护的屏障，进而能够对想要利用非法手段入侵他人网络的不法分子进行强有力的防护。防火墙主要包括了过滤数据包，虚拟网关服务，功能验证以及相关规则这四部分，主要进行网络的流向监控，防止内部数据的泄露，增强网络的安全性。

基于Android系统的移动学习终端平台的防火墙主要是依托于 Linux 强大的防火墙工具 netfilter/iptables。netfilter 存在于Linux 的内核空间，以内核源码的形式存在于内核，是由一些过滤表构成的，这些表规定了网络数据包在内核空间被过滤或放行的一些规。iptables存在于用户空间，它是策略配置的工具，针对 netfilter 过滤规则对具体的策略进行与之相匹配的配置，iptables 工具的使用使得过滤表插入、修改和删除操作变得更加便捷。

4.2 通信防护技术

通常情况下，Android 系统的数据处理在 Framework 层被分为五层，分别是显示层、适配层、Cursor 层、提供层、数据层。当系统中的数据发生变化时，通过每个层中的数据处理机制，进而在各层之间进行数据传递。其中显示层就是系统中数据最终的表现形式，通过可以看见的方式显示给用户。适配层是显示层和Cursor 层之间进行连接的纽带，能够将系统内部的数据与移动终端的界面进行连接。Cursor 层的作用就是将系统中的数据进行统一，进而形成 Cursor 的形式供他层使用。提供层主要是对数据的调用方式进行统一，以此来向上层的各种应用提供统一的共享数据。数据层体现了数据的最终存储形式，它可以包括 File 形式存储，Sqlite 数据库存储以及 SharePreference 形式的存储。

通信防护技术是充分利用 Android 系统框架层中的数据过滤机制，对系统内的数据存储在不改变的基础上，采用同步或异步方式，并且按照一定的规则对相关的数据进行过滤与处理，而后将其结果显示给用户。与此同时，还支持用户对过滤结果的查询和搜索，也支持关键字的过滤查询。

4.3 终端防丢失放窃系统

（1）主动防御措施

主动防御措施，即移动学习机的终端利用其硬件传感器与其中的应用软件相结合，进而实现其被盗预警及被盗后拒绝使用的功能。该功能可以通过硬件中的指纹传感器、重力传感器等来进行预警的工作。对于未经录用的指纹在触碰后，就会对其进行终止操作并发出警报。

（2）通过位置信息防盗及找回

该防盗措施需要综合；利用基站与其GPS定位系统进行随时监测与定位，以便实现快速找回。同时还需要对其进行限制丢失终端的使用，禁止非法使用者对终端安全软件的卸载，禁止非法使用者利用刷机方式绕过终端安全软件的行为，对终端的位置进行追踪，即时监测终端的位置信息，便于丢失终端的追踪和找回。

5 结束语

随着现代信息通讯技术的发展，Android系统技术的日趋成熟，使得智能一定智能移动终端得到一定程度的发展与普及。本文针对移动学习的特点提出构建了基于Android系统的移动学习平台，希望能为相关的开发与研究提供可以参考的内容。

[1]梁国胜，李睿．移动学习在远程教育中的应用-以兰州大学网络教育学院为例[J]．远程教育，2012．

[2]刘甫迎，刘氣．Android移动编程实用教程[M]．电子工业出版社，2012．

[3]王强，郑世珏．基于Android的交互式学习徼阅览器设计与实现[J]．现代教育技术，2012．

图9 文件加密传输与解密

（4）文件签名与认证（RSA算法）

Alice指定自己的私钥文件，选择文件1.txt进行签名发送，Bob能正确接收到签名后的1.txt。Bob指定Alice的公钥文件，对1.txt进行认证能得到正确的明文文件，如图10所示。

图10 文件签名与认证

3.3 测试结果

测试结果显示，本平台预期的设计功能得到了实现，可以使用多种加密算法对明文进行加密传输，可以有效的保证短消息和文件传输的安全性。

4 结论

面对日益严峻的信息安全形势，如何确保信息安全已经成为全社会的关注点。通过分析现有的加密算法，结合Java平台，设计了一个针对短消息和文件传输的安全通信平台。该平台具有多种方法加密和文件签名认证功能，形成了一个完整的体系，保证数据的保密性和完整性。

经过功能测试，验证了平台的有效性，能够对数据进行了有效的加密防护，保证了数据的安全性，为信息安全提供了有力的保护。

参考文献：

[1]张曼．信息安全风险评估方法的研究[J]．信息安全与技术，2015．

[2]薛鹏．信息安全的发展综述研究[J]．华东师范大学学报（自然科学版），2015．

[3]李文敏．认证密钥协商协议的设计与应用[D]．北京邮电大学，2012．

[4]吴金龙．计算机网络对等安全通信技术的研究[J]．华侨大学学报（自然科学版），2000．