ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 004.55

КЛИЕНТСКАЯ ЧАСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ «ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ СОСТАВЛЕНИЯ SQL ЗАПРОСОВ»

THE CLIENT PART OF THE AUTOMATED SYSTEM «VALIDATION

OF CORRECT COMPILATION QSL REWUESTS»

А.Г. Кузнецов

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Россия, г. Омск

Аннотация. В статье рассмотрен процесс реализации пользовательского web –

интерфейса автоматизированной системы. Приведены выбранные технологии, способы и принципы реализации web – приложения. Представлены и описаны функциональные

особенности автоматизированной системы: автоматическое создание профилей студентов, просмотр сведений о профилях, формирование тестов, подписка студентов на тест, просмотр ответов студентов на тест, просмотр результатов тестирования, формирование личного кабинета студента, тестирование студентов на правильность составления SQL запросов и тренировка в составлении SQL запросов.

Ключевые слова: автоматизированная система, безопасность, Интернет, студенты, тестирование, SQL запрос, web – интерфейс, web – приложение.

Введение

В настоящее время все, кто изучают реляционные базы данных, обязательно знакомятся с

языком SQL. Возникает проблема контроля или самоконтроля правильности составления SQL 732

запросов. При непосредственном взаимодействии преподавателя и обучаемого все происходит традиционно: выполнение обучаемым заданий и затем проверка правильности его выполнения преподавателем. Зачастую, такой подход довольно неудобен: занимает немалое количество времени и не позволяет обучаемому самостоятельно оценить результат выполнения задания. Это предопределяет актуальность проблемы разработки автоматизированной системы проверки правильности составления SQL запросов.

Создание автоматизированной системы связано с решением различных технических и аналитических задач. В частности, необходимо выбрать программную платформу (язык программирования и сопутствующие инструменты разработчика), проанализировать текущий процесс взаимодействия преподавателя и обучаемого, выявить его достоинства, недостатки и найти способ, благодаря которому система будет способна не только безошибочно определить правильность выполнения заданий в автоматизированном режиме, но и заменить на данном этапе преподавателя для обеспечения контроля их выполнения.

Выбор технологий, способов и принципов реализации приложения

Для обеспечения одного из основных требований к автоматизированной системе, касающегося ее возможности одновременно тестировать нескольких обучаемых, было предложено реализовать данный проект на основе клиент-серверной архитектуры, где в

качестве клиента выступает браузер пользователя.

В качестве языка программирования для разработки автоматизированной системы был выбран язык Python. Python – отличный язык программирования для решения множества задач.

Существует огромное количество направлений, в которых этот язык применяется. В частности, он широко используется в веб-разработках [1].

Наиболее значимые причины выбора Python в качестве основного языка для реализации

автоматизированной системы следующий набор его свойств:

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ИИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

1)Единый встроенный интерфейс программирования баз данных. Благодаря этому свойству языка разработчик имеет возможность взаимодействовать с различными СУБД, такими как MS SQL Server, PostgreSQL, MySQL и т.д., через единый интерфейс;

2)Быстрый цикл разработки. Удобство использования языка, особенности синтаксиса и большое количество встроенных решений делает возможным создание сложных приложений за относительно короткое время;

3)Большое количество встроенных библиотек. Python предоставляет большое количество

готовых решений, которые существенно сокращают время разработки;

4)Наличие веб-Фреймворка Django. Django – свободный программный каркас для веб- приложений на языке Python, использующий шаблон проектирования MVC [2].

На рисунке 1 представлена диаграмма взаимодействий компонентов системы.

733

Рисунок 1 – Взаимодействие компонентов системы

Между клиентом и сервером происходит постоянный обмен данными. Чаще всего – это

запросы пользователей и их результаты. Обработка этих данных требует определенного времени и выделения ресурсов памяти. Предполагается, что основная логика работы всего приложения должна производиться на сервере, который, в свою очередь, возвращает обработанные данные. При этом реализуется принцип тонкого и толстого клиента, где в роли тонкого клиента выступает браузер пользователя, а толстого – Веб-сервер приложения.

Вместе с тем, задачи по обработке данных с сервера, рендеринга (визуализации) страниц веб-сайта, отправке данных обратно на сервер, отчет времени прохождения тестирования и

прочие функции приложения выполняются на стороне клиента. В качестве языка, который используется для обеспечения корректного взаимодействия между отдельными частями приложения, выступая, своего рода прослойкой между клиентом и сервером, был выбран

JavaScript.

JavaScript – прототипно-ориентированный сценарный язык программирования. Обычно

используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Обмен данным, в таком случае, происходит по сети. Более того, JavaScript хорошо взаимодействует с языками HTML и CSS. Встроенные функции данного языка позволяют выполнять именно те задачи, которые могут возникнуть в ходе разработки данного проекта [3].

К таким задачам относятся:

1)Динамическое изменение станицы посредством действий пользователей;

2)Предоставление интерфейса для запроса данных от пользователя системы;

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ИИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

3)Отправление данных на сервер в различных форматах. С помощью JavaScript можно

осуществлять сбор, поиск, обработку и передачу данных;

4)Обработка данных с сервера.

Однако JavaScript в основном применяется для решения логических задач на стороне

клиента. Для отображения страниц, размещения элементов и настройки их свойств было предложено использовать языки HTML и CSS [4].

HTML – стандартизированный язык разметки документов во Всемирной паутине. Большинство веб-страниц содержат описание разметки на языке HTML. Он интерпретируется

браузерами: полученный в результате интерпретации форматированный текст отображается на экране монитора или мобильного устройства [5].

Разработка и описание клиентской части приложения

Несмотря на то, что данная автоматизированная система должна быть реализована по принципу «Толстый клиент (сервер) – тонкий клиент (браузер пользователя)», обеспечение

некоторых функциональных особенностей приложения осуществляется на клиентской стороне. Выделим функциональные блоки, в которых необходимо реализовать обработку некоторого

объема данных на стороне клиента.

1)Автоматическое создание профилей студентов;

2)Просмотр сведений о профилях студентов;

3)Интерфейс для быстрого создание теста;

4)Подписка студентов на тест;

5)Просмотр ответов студентов на тест;

6)Просмотр результатов тестирования;

7)Создание профиля студента;

8)Создание интерфейса для прохождения тестирования;

9)Создание интерфейса для прохождения тренажера SQL-запросов.

Автоматическое создание профилей обучаемых (студентов)

Данная система рассчитана не только на преподавателей, на и на обучаемых. Более того, именно для обучаемых она и представляет наибольшую ценность. Если предположить, что 734 количество человек, которые должны одновременно проходить данное тестирование, равно 50, то, с одной стороны – это не так уж и много (их могло бы быть и больше). Но с другой –

создание пятидесяти пользователей с разными идентификационными данными может стать некоторой проблемой для преподавателя.

Таким образом, для решения этой проблемы необходимо было решено реализовать удобный интерфейс, благодаря которому преподаватель мог бы без особого труда создать в системе определенное количество пользователей с различными идентификационными данными.

Данный интерфейс предполагает ввод в поле «Группа» названия группы, которую преподаватель хочет зарегистрировать в системе, и ввода фамилий и имен обучаемых (студентов), относящихся к этой группе.

Ввод данных в поле «Студенты» предполагает разделение имён студентов и их фамилий пробелами в формате [Фамилия<пробел>Имя]. Таким образом, преподаватель может даже не

печатать имена и фамилии вручную. Вместо этого он может из внешнего источника, например с сайта учебного заведения скопировать список имен и фамилий студентов и вставить в поле «Студенты».

Просмотр сведений о профилях студентов

Автоматическое создание пользователей – это, безусловно, полезная и нужная

функциональность. Но, вместе с тем, необходимо было, также, реализовать интерфейс, который бы позволял просматривать такие сведения о создаваемых студентах, как их имена, фамилии, их группу и логины.

На рисунке 2 представлен интерфейс программы, который позволяет просмотреть эти сведения.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

Рисунок 2 – Просмотр профилей всех студентов

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

отправляет его на сервер. Запрос, сформированный на языке JavaScript, представлен в виде

JSON, где включены такие параметры, как [check=true, ConnectDataBase=SelectedDataBase].

Первый параметр check сообщает серверу, что именно необходимо проверить, есть ли задания

в категории, название которой отправляется во втором параметре. Сервер, в свою очередь, формирует JSON ответ, в котором содержатся такие параметры – [status,(categories)]. В случае, если сервер успешно обработал полученные данные, параметр status равен ok, а второй

параметр содержит в себе массив, в котором хранится название категории и количество заданий, которые в них содержится (Рисунок 3).

736

Рисунок 3 – Выбор количества заданий для каждой категории

Также были назначены минимальные и максимальные значения, которые может ввести преподаватель. К примеру: в случае, если введенное количество заданий в категории превышает имеющееся количество заданий, поле будет обрамлено в красный цвет [8].

Подписка студентов на тест

Данный компонент работы приложения предполагает установление связи между тестом и одним или несколькими студентами. После данной операции каждый студент сможет открыть свой профиль и увидеть, что ему доступен определенный тест.

Данное окно состоит из трех полей ввода – Выбор теста, список студентов и список групп. В

первом поле преподаватель должен выбрать тест из выпадающего списка всех тестов, которые имеются на данный момент. В поле «Список студентов» преподаватель может назначить тест не на группу, а на конкретного студента или студентов. Если преподавателю требуется назначить тест на всю группу, он может это сделать, нажав на поле «Список групп» и выбрать необходимую группу из выпадающего списка.

Интерфейс содержит минимум логики на стороне клиента и предполагает только наличие формы, на которой размещены требуемые поля.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

Просмотр ответов студентов на тест

Несмотря на то, что автоматизированная система автоматически выставляет оценки после завершения теста каждого студента, преподавателю может потребоваться посмотреть сами ответы в формате SQL-запросов.

Данный блок работы программы реализован следующим образом. Сначала преподавателю доступно только одно поле ввода – «Название теста».

При выборе теста из выпадающего списка отправляется запрос на сервер с запросом получения списка студентов, которые проходили этот тест. В ответе сервера хранится информация о статусе операции и список студентов, которые подписаны сейчас или были подписаны на выбранный тест.

После получения ответа от сервера преподавателю становится доступным поле «студент», в котором он может выбрать конкретного студента.

После выбора студента похожим образом формируется POST запрос на сервер, который

содержит название теста и имя выбранного студента. В ответ сервер возвращает список с вариантами теста, которые были у выбранного студента, после чего поле «Вариант» становится доступным преподавателю.

Наконец, после выбора варианта теста формируется POST запрос на сервер, который содержит название теста, имя студента и вариант теста. Далее сервер в формате JSON

возвращает клиенту список заданий и ответы на них, что и переводится в табличный формат на

языке JavaScript.

Просмотр результатов тестирования

Изначально преподавателю доступно только поле «Группа», в котором он может выбрать

желаемую группу для просмотров из результатов тестирования. Намерено другие поля были заблокированы, так как в противном случае серверу приходилось бы отправлять большое

количество данных за один раз, а не частями, как в данном случае. Предполагается, что это снизит нагрузку на сеть.

Взаимодействие между клиентом и сервером происходит примерно таким же образом, как и в интерфейсе «Просмотр ответов студентов на тест». 737

На языке JavaScript реализован сброс фильтров в том случае, если преподаватель не желает менять каждый из фильтров в отдельности, а предполагает сбросить все фильтры разом.

Создание профиля студента

Профиль студента – это очень важный элемент взаимодействия студента с системой. В

своем личном профиле студент может посмотреть не только тесты, которые ему доступны на данный момент, но и результаты прохождения тестов.

На рисунке 4 представлен профиль пользователя.

Рисунок 4 – Профиль пользователя

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ

Данная страница разделена на две части. В левой части содержится приветствие пользователя и список доступных ему тестов. В случае, если доступных тестов нет – выводится

соответствующая надпись.

В правой части экрана находится таблица с историей всех пройденных раннее тестов данного пользователя, в которой содержится такая информация, как название теста, количество набранных балов и дата прохождения теста.

Следует заметить, что данная страница, несмотря на свою важность в автоматизированной системе, практически не содержит в себе элементы сложной логики и каких-либо сценариев на

языке JavaScript.

Создание интерфейса для прохождения тестирования

Еще одним важным элементом системы является механизм, предоставляющий студенту интерфейс для прохождения тестирования.

Для прохождения тестирования был разработан интерфейс, представляющий собой экран, который условно разделен на четыре части. Верхняя левая часть – это область, в которой

содержится текст задания. Студенту для редактирования доступна только правая верхняя часть экрана, в которой ему необходимо ввести SQL-запрос, соответствующий текущему заданию.

Левая нижняя часть экрана отведена под результат запроса преподавателя для того, чтобы студент мог сравнивать результат своего запрос с результатом запроса преподавателя. Правая нижняя часть экрана изначально пустая.

Вся страница является динамической и, в зависимости от действий пользователя, она меняет свое содержание. Изначально, когда пользователь попадает на страницу, клиент запрашивает данные с сервера о заданиях и результатах выполнения эталонных запросов, после чего обрабатывает соответствующим образом и предоставляет пользователю в качестве элементов интерфейса.

Автоматизированная система разработана таким образом, что для получения результата своего запроса студенту требуется нажать комбинацию клавиш Alt+Enter непосредственно после того, как он введет свой SQL-запрос в область для ввода.

Также, в системе разработана панель навигации между заданиями. Студент вправе не решать задания по порядку. Он может переключаться между заданиями.

Кроме того, в системе предусмотрен таймер, который отсчитывает время до окончания 738 тестирования. Данный элемент с периодичностью в каждую секунду отмеряет текущее время в соответствии с той временной зоной, в которой находится пользователь. Далее происходит высчитывание остатка от разницы между суммой начала тестирования и длительности теста и текущим временем. По истечении времени система прерывает сеанс работы пользователя, запоминает все ответы для каждого задания, которые ввел пользователь, формирует POST

запрос с заданиями и ответами и отправляет на сервер. В результате успешной операции студента выдается информативное сообщение об успешности сохранений его ответов.

Система может информировать пользователя о номере текущего задания. Это было реализовано на языке JavaScript при каждом переключении пользователя между заданиями.

В случае, если студент допустил ошибку в запросе, происходит обратная реакция системы, которая может показать где именно была допущена ошибка.

Создание интерфейса для работы с тренажером SQL-запросов

Тренажер представляет собой прохождение того же теста, однако существуют отличия. Тренажер не рассчитан на то, что студент будет ограничен во времени в процессе решения

заданий. Поэтому отчет о времени для этого элемента системы не предусмотрен.

Тренажер включает только те задания, которые для него доступны. При посещении пользователем данной страницы, клиент запрашивает у сервера список категорий и предоставляет их пользователю для выбора. Далее, в зависимости от выбранных категорий, формируется POST запрос, в который включены названия категорий. Сервер, в свою очередь, на клиентскую часть приложения отправляет JSON ответ, который содержит текст заданий из

категорий, которые выбрал пользователь и результат выполнения эталонного запроса для каждого из отправленных заданий.

На стороне клиента полученный ответ обрабатывается и предоставляется пользователю. Как и в тесте, студент также может перемещаться между вкладками и, после нажатия комбинация клавиш Alt+Enter, видеть результат выполнения своего запроса.

Заключение

В ходе реализации данной автоматизированной системы был проанализирован процесс проверки правильности составления SQL-запросов. Также были выявлены основные

недостатки данного процесса.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.