CN105701618B - 基于水印及工作流控制的考试安全管理方法 - Google Patents

基于水印及工作流控制的考试安全管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，包括设置标识试卷版权的版权水印方法、设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印方法、设置用于防篡改的基于属性的水印方法、两种水印结合提高篡改判断性能的方法。本发明使用方便、安全性好，可以充分保证考试的安全进行。

Description

基于水印及工作流控制的考试安全管理方法
本申请是申请号：201310371306.3、申请日2013.8.22、名称“基于水印及工作流控制的考试安全管理方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种考试安全管理技术领域，具体涉及试卷防篡改技术和管理流程自动化控制。
背景技术
数字水印技术作为一种版权保护手段，指将具有可鉴别性的数字信号或模式镶嵌在其他数据(宿主数据)中，用以证明宿主数据的版权归属，而又不影响宿主数据可用性的水印添加技术。数字水印技术可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。同时，通过对水印的检测和分析，保证数字信息的完整性。按水印所附载的媒体可分为文本水印、图像水印、音频水印、视频水印。
文本水印可以分成显式水印和隐式水印。显式水印是指通过在文本中另外加入水印元素来达到目的方式。隐式水印是指通过对文本中的单词、行和段落等作一些细微的、难以察觉的变动来加入信息，从而达到目的。隐式水印又可以分为基于文档格式水印和基于自然语言技术的水印两种。基于文档格式文本水印是迄今为止算法出现的最多的一类文本水印。从最初的行移位，字移位，特征编码到后来从特征编码上发展出来的改变字体大小，颜色等方法，基于格式文本水印的容量有限。基于自然语言技术的水印，其指导思想是利用自然语言处理技术在不改变文本原意的情况下通过等价信息替换、语态转换等办法把水印信息嵌入文本中。此类水印算法不稳定，在传输过程中有可能丢失水印信息，鲁棒性和安全性还不如后来的基于格式的文本水印。
工作流技术源于办公自动化领域，通过将工作分解为任务、角色，按照一定的规则来执行这些任务并对它们进行监控，以达到自动化办公，提高工作效率的目的。工作流管理联盟(Workflow Management Coalition WfMC)给出的工作流定义为：工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息、或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行。
工作流的实现技术有：基于CORBA分布式工作流、基于永久消息队列的分布式工作流系统和基于代理的工作流管理系统等，它们主要用于解决分布式工作流的实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充分保证考试安全的基于水印及工作流控制的考试安全管理方法。
本发明的技术解决方案是：
一种基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，其特征是：包括设置标识试卷版权的版权水印方法、设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印方法、设置用于防篡改的基于属性的水印方法、两种水印结合提高篡改判断性能的方法；
(一)设置标识试卷版权的版权水印方法，具体步骤为：
(1)通过提供试卷相关信息的可视化录入界面，获取试卷版权相关信息，有课程名、出题人、核对者信息、出卷人、考试对象、试卷代号、出卷时间等，可视化录入界面提供了尽可能多的来源于数据库的选项；通过新建一个“需隐藏的信息.doc”来存放需要插入的水印；
(2)将光标移动到文档的末尾，用“插入水印”方法，插入水印；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
(3)用“隐藏水印”方法，隐藏水印；所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
(4)需删除水印时，用“删除水印”方法，删除水印；所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(二)设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印方法，具体步骤为：
(1)源数据处理
1)将试卷文本以二进制形式打开；
2)取二进制文档的1/10，为处理对象；
3)按SHA-1算法要求，对二进制文件进行分组、补位和附加长度值；
(2)通过SHA-1算法产生长度为160bits摘要内容；
(3)形成水印信息，具体如下：
1)把长度为160bits摘要内容的160位信息A0～159对半分为两组，进行异或计算：
得到80位的水印信息WM。
2)把80位水印信息WM，每4位一组，分为20组，设第i组gi的4位为：gi＝(ai，bi，ci，di)；
(4)水印嵌入。每一组信息将嵌入到试卷标题的一个字的格式中，方法为：第i组的第1位ai加到起始位置开始计数的第i个字Wi的kerning属性里，其余3位bi，ci，di作为颜色的三原组表示，插入到第i个字Wi的颜色属性Color(ri,gi,bi)里，算法如下：
Kerning(Wi)＝1+ai
Color(Wi)＝(ri+bi，gi+ci，bi+di)＝(bi，ci，di)；
(三)设置用于防篡改的基于属性的水印方法，具体步骤为：
(a)通过使用Word域，自动或手动更新获得文档属性；
(b)在水印中同时包含原始文档水印和当前文档水印，通过比较“当前信息”、“之前信息”的上述五个属性值，达到查看文档是否被篡改的目的；
(c)将步骤(a)的文档属性信息、步骤(b)“当前信息”、“之前信息”存储于步骤(一)的“需隐藏的信息.doc”文件中；
(d)用“插入水印”、“隐藏水印”、“删除水印”的方法，对水印进行控制；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(四)两种水印结合提高篡改判断性能的方法，具体步骤为：
(1)用“提取水印”方法，查看步骤(三)中用于防篡改的基于属性的水印，比较本次属性与试卷原始属性值；
(2)如果本次属性与试卷原始属性值有变化，表示有篡改；如果本次属性与试卷原始属性值没有变化，但安全性要求较高，用步骤(二)种基于摘要的保护试卷防篡改的水印进一步进行如下判断：
1)如果没有变化，表示无篡改。
2)如果有变化，表示有篡改。
还进一步通过控制试卷流动与操作保护流动中的试卷安全，具体步骤为：
(1)用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，工作流中包括业务有：命题审核、试卷取印、试卷批阅审核、试卷归档、试卷复查；
(2)用“工号&&口令&&验证码”进行身份认证及角色分配，通过数据库动态验证，保证了保证操作的合法性。
所述用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，具体方法为：(1)由考试计划自动生成工作流，并形成可视化界面；
(2)可视化界面上的热区，与工作流上的事务相对应，事务关联管理部门、管理人和需完成的工作；根据业务人员的相关性，把业务对相关人员可见；业务完成后，修改业务状态；
(3)事务文档与表单关联，表单完成后，事务被完成，文档状态发生改变，管理工作沿工作流前行。
本发明使用方便、安全性好，可以充分保证考试的安全进行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是防篡改的两种水印生成逻辑框图。
图2是版权信息生成示意图。
图3是考试管理流程图。
图4是表单驱动的工作流行进原理示意图。
图5是版权水印录入界面示意图。
图6、图7分别是无水印标题、有水印标题示意图。
图8是文档属性信息、当前信息”、“之前信息”存储于“需隐藏的信息.doc”文件示意图。
图9、图10、图11分别是表示有篡改时，为插入前、由作者插入、非作者插入状况示意图。
图12是试卷篡改引起的摘要水印内容的变化示意图。
图13是工作流创建界面示意图。
图14是可视化的工作流界面示意图。
图15是试卷提交界面示意图。
图16是试卷审核界面示意图。
具体实施方式
一种基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，包括设置标识试卷版权的版权水印方法、设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印方法、设置用于防篡改的基于属性的水印方法、两种水印结合提高篡改判断性能的方法；
(一)设置标识试卷版权的版权水印方法，具体步骤为：
(1)通过提供试卷相关信息的可视化录入界面，获取试卷版权相关信息，有课程名、出题人、核对者信息、出卷人、考试对象、试卷代号、出卷时间等，可视化录入界面提供了尽可能多的来源于数据库的选项；通过新建一个“需隐藏的信息.doc”来存放需要插入的水印；
录入界面采用列表框、日历控件。列表框选项内容来自数据表。
版权水印录入界面见图5。
(2)将光标移动到文档的末尾，用“插入水印”方法，插入水印；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
(3)用“隐藏水印”方法，隐藏水印；所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
(4)需删除水印时，用“删除水印”方法，删除水印；所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(二)设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印方法，具体步骤为：
(1)源数据处理
1)将试卷文本以二进制形式打开；方法为：
Open试卷文件For Binary as filenumber
2)取二进制文档的1/10，为处理对象；方法为：等间距取，即十个字节取一。
3)按SHA-1算法要求，对二进制文件进行分组、补位和附加长度值；具体为：
①对二进制文件按512字节为组长进行分组
②对最后一组不足512字节的组进行补位，使其长度％512＝448
③在第一个字里附加长度值。
(2)通过SHA-1算法产生长度为160bits摘要内容；如：0E452 291A F4AD 92B0B1E4 52A1 2F1F 3979 A3F5 7019 H
(3)形成水印信息，具体如下：
1)把长度为160bits摘要内容的160位信息A0～159对半分为两组，进行异或计算：
得到80位的水印信息WM。
2)把80位水印信息WM，每4位一组，分为20组，设第i组gi的4位为：gi＝(ai，bi，ci，di)；
(4)水印嵌入。每一组信息将嵌入到试卷标题的一个字的格式中，方法为：第i组的第1位ai加到起始位置开始计数的第i个字Wi的kerning属性里，其余3位bi，ci，di作为颜色的三原组表示，插入到第i个字Wi的颜色属性Color(ri,gi,bi)里，算法如下：
Kerning(Wi)＝1+ai
Color(Wi)＝(ri+bi，gi+ci，bi+di)＝(bi，ci，di)；
把上述信息，从第一个字开始，嵌入标题的Kerning和color中，对比图见图6、图7。
(三)设置用于防篡改的基于属性的水印方法，具体步骤为：
(a)通过使用Word域，自动或手动更新获得文档属性；
(b)在水印中同时包含原始文档水印和当前文档水印，通过比较“当前信息”、“之前信息”的上述五个属性值，达到查看文档是否被篡改的目的；
(c)将步骤(a)的文档属性信息、步骤(b)“当前信息”、“之前信息”存储于步骤(一)的“需隐藏的信息.doc”文件中；见图8。
(d)用“插入水印”、“隐藏水印”、“删除水印”的方法，对水印进行控制；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(四)两种水印结合提高篡改判断性能的方法，具体步骤为：
(1)用“提取水印”方法，查看步骤(三)中用于防篡改的基于属性的水印，比较本次属性与试卷原始属性值；
(2)如果本次属性与试卷原始属性值有变化，表示有篡改；如果本次属性与试卷原始属性值没有变化，但安全性要求较高，用步骤(二)种基于摘要的保护试卷防篡改的水印进一步进行如下判断：
1)如果没有变化，表示无篡改。
2)如果有变化，表示有篡改。
(五)还进一步通过控制试卷流动与操作保护流动中的试卷安全，具体步骤为：
(1)用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，工作流中包括业务有：命题审核、试卷取印、试卷批阅审核、试卷归档、试卷复查等；
(2)用“工号&&口令&&验证码”进行身份认证及角色分配，通过数据库动态验证，保证了保证操作的合法性。
所述用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，具体方法为：(1)由考试计划自动生成工作流，并形成可视化界面；
(2)可视化界面上的热区，与工作流上的事务相对应，事务关联管理部门、管理人和需完成的工作；根据业务人员的相关性，把业务对相关人员可见；业务完成后，修改业务状态；
(3)事务文档与表单关联，表单(可按照步骤五进行控制)完成后，事务被完成，文档状态发生改变，管理工作沿工作流前行。
如：任课教师，通过点击相应的标签，则进入试卷提交界面，图15的所示。
如：试卷提交成功后，试卷的一系列审核工作即启动，审核将按照预设顺序进行，不可随意。系主任的审核界面如图16所示。

Claims (4)

1.一种基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，其特征是：包括设置标识试卷版权的版权水印的步骤、设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印的步骤、设置用于防篡改的基于属性的水印的步骤、两种水印结合提高篡改判断性能的步骤；
(一)设置标识试卷版权的版权水印的步骤，具体步骤为：
(1)通过提供试卷相关信息的可视化录入界面，获取试卷版权相关信息，有课程名、出题人、核对者信息、出卷人、考试对象、试卷代号、出卷时间；通过新建一个“需隐藏的信息.doc”来存放需要插入的水印；
(2)将光标移动到文档的末尾，用“插入水印”方法，插入水印；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
(3)用“隐藏水印”方法，隐藏水印；所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
(4)需删除水印时，用“删除水印”方法，删除水印；所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(二)设置基于摘要的保护试卷防篡改的水印的步骤，具体步骤为：
(1)源数据处理
1)将试卷文本以二进制形式打开；
2)取二进制文档的1/10，为处理对象；
3)按SHA-1算法要求，对二进制文件进行分组、补位和附加长度值；
(2)通过SHA-1算法产生长度为160bits摘要内容；
(3)形成水印信息，具体如下：
1)把长度为160bits摘要内容的160位信息A0～159对半分为两组，进行异或计算：
得到80位的水印信息WM；
2)把80位水印信息WM，每4位一组，分为20组，设第i组gi的4位为：gi＝(ai，bi，ci，di)；
(4)水印嵌入；每一组信息将嵌入到试卷标题的一个字的格式中，方法为：第i组的第1位ai加到起始位置开始计数的第i个字Wi的kerning属性里，其余3位bi，ci，di作为颜色的三原组表示，插入到第i个字Wi的颜色属性Color(ri,gi,bi)里，算法如下：
Kerning(Wi)＝1+ai
Color(Wi)＝(ri+bi，gi+ci，bi+di)＝(bi，ci，di)；
(三)设置用于防篡改的基于属性的水印的步骤，具体步骤为：
(a)通过使用Word域，自动或手动更新获得文档属性；
(b)在水印中同时包含原始文档水印和当前文档水印，通过比较“当前信息”、“之前信息”的文档属性，达到查看文档是否被篡改的目的；
(c)将步骤(a)的文档属性信息、步骤(b)“当前信息”、“之前信息”存储于步骤(一)的“需隐藏的信息.doc”文件中；
(d)用“插入水印”、“隐藏水印”、“删除水印”的方法，对水印进行控制；所述“插入水印”方法为：调用Word文档中Selection.InsertFile.FileName方法，将设计好的数字水印插入到目标文档中；调用Selection对象ParentContentControl.LockContentControl、ParentContentContro-l.LockContents两个属性，把它们的属性值都设置为True，将版权信息设置为不能修改、不能删除；通过Fields.Update方法，更新防篡改水印的信息；
所述“隐藏水印”方法为：调用Selection对象ParentContentControl.Lock-ContentControl、ParentContent-Control.LockContents两个属性，属性值都设置为False；通过设置Fond的Hidden属性值为True和Color属性值设置为-603914241，达到信息隐藏；
所述“删除水印”方法为：文档作者通过先把Selection对象ParentConte-ntControl.LockContentControl、ParentContentControl.LockContents两个属性值设置为False，然后将整个水印信息选中，调用Selection对象的TypeBackspace方法，将水印信息删除；
(四)两种水印结合提高篡改判断性能的步骤，具体步骤为：
(1)用“提取水印”方法，查看步骤(三)中用于防篡改的基于属性的水印，比较本次属性与试卷原始属性值；
(2)如果本次属性与试卷原始属性值有变化，表示有篡改；如果本次属性与试卷原始属性值没有变化，但安全性要求较高，用步骤(二)中基于摘要的保护试卷防篡改的水印进一步进行如下判断：
1)如果没有变化，表示无篡改；
2)如果有变化，表示有篡改；
还进一步通过控制试卷流动与操作保护流动中的试卷安全，具体步骤为：
(1)用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，工作流中包括业务有：命题审核、试卷取印、试卷批阅审核、试卷归档、试卷复查；
(2)用“工号&&口令&&验证码”进行身份认证及角色分配，通过数据库动态验证，保证了保证操作的合法性。
2.根据权利要求1所述的基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，其特征是：所述用可视化的工作流实现试卷管理的自动化，具体方法为：(1)由考试计划自动生成工作流，并形成可视化界面；
(2)可视化界面上的热区，与工作流上的事务相对应，事务关联管理部门、管理人和需完成的工作；根据业务人员的相关性，把业务对相关人员可见；业务完成后，修改业务状态；
(3)事务文档与表单关联，表单完成后，事务被完成，文档状态发生改变，管理工作沿工作流前行。
3.根据权利要求1所述的基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，其特征是：任课教师，通过点击相应的标签，则进入试卷提交界面。
4.根据权利要求1所述的基于水印及工作流控制的考试安全管理方法，其特征是：试卷提交成功后，试卷的一系列审核工作即启动，审核将按照预设顺序进行。
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