考试引擎

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第5章：考试引擎

本章是整个 LMS 系统的 最关键核心。在此阶段，Academic Suite 不再仅仅管理静态数据，而是开始实时处理 时间、状态和用户行为。

考试引擎负责确保：

• 考试只能在指定时间访问
• 每位学生获得公平的时间分配
• 即使在刷新、重新连接或网络中断的情况下，考试状态仍保持一致

这部分的细微错误可能导致 评分不公，甚至 考试系统泄漏。

5.1 设计理念：Quiz 与 ExamBatch

在线考试系统的常见错误是把 题目内容 与 考试安排 混为一个实体。Academic Suite 明确将两者分离：

Quiz

题目及答案选项的集合。它是 静态 的，可复用。

ExamBatch

针对特定情境（班级、时间、令牌）的考试管理表示。它是 动态 的。

这种分离的好处

通过分离，同一套 Quiz 可以多次使用而无需数据重复：

• Quiz “基础数学” → 班级 A 批次（周一 08:00）
• 同一 Quiz → 班级 B 批次（周二 10:00）

这种做法使系统：

• 更加灵活
• 更易扩展
• 对日程变更更安全

5.2 考试状态机

考试是一个 基于时间 的过程，其状态必须自动变化：

• scheduled
• active
• finished

Academic Suite 并未使用 cron 任务 定期更新批次状态，而是采用 惰性状态更新（Lazy State Update）方式。

惰性状态更新

每次收到请求时，依据当前服务器时间评估考试状态。实现位于 handlers/batch.go：

func GetBatches(c *fiber.Ctx) {
    now := time.Now()

    if now.After(batch.StartTime) && now.Before(batch.EndTime) {
        batch.Status = "active"
    } else if now.After(batch.EndTime) {
        batch.Status = "finished"
    }
}

这种方式的好处

• 不需要后台工作者
• 没有状态不同步的风险
• 逻辑简单，易于测试

考试状态始终与实际服务器时间保持一致。

5.3 安全计时器：服务器端时间权威

在线考试系统的致命错误是 信任客户端时间。学生浏览器或操作系统的时钟可以被篡改，因此基于 JavaScript 的计时器不能作为真相来源。

解决方案：服务器端时间权威

Academic Suite 将 服务器 设为唯一的时间真相来源。前端定期调用接口：

GET /api/attempts/:id/time

后端根据以下信息计算剩余时间：

• 考试开始时间
• 总暂停时间
• 批次时长

elapsed := time.Now().Sub(attempt.StartedAt)
effectiveElapsed := elapsed - attempt.TotalPausedTime
remaining := batch.Duration - effectiveElapsed

如果 remaining <= 0，后端会果断：

• 拒绝新的答案提交
• 自动结束本次尝试

采用此方式后，客户端的时间篡改变得无关紧要。

5.4 考试暂停与恢复功能

在真实场景中，考试可能因停电、网络中断或紧急情况被中断。Academic Suite 提供 冻结 / 恢复批次 功能。

暂停机制

当批次被 暂停 时，后端记录 PausedAt。在暂停状态下，学生的计时不会下降。

恢复机制

批次恢复时，计算 PausedAt 与当前时间之间的差值并累加到 TotalPausedTime。这确保：

• 所有学生都得到公平的时间对待
• 没有尝试因系统控制之外的因素而受到不利影响

5.5 考试令牌

作为额外的安全层，每个 ExamBatch 都可以使用 考试令牌 进行保护。即使学生已登录并且考试时间…（未完）

e 处于激活状态时，学生 无法在未输入有效令牌的情况下开始尝试。

考试令牌的好处

• 防止学生提前进入
• 降低考试被未授权人员访问的风险
• 为监考员提供完全控制权

这些令牌是可选的，但强烈建议在正式考试中使用。

章节概述

在本章中，我们构建了 exam engine，Academic Suite 的核心。我们涵盖了：

• 考试内容与上下文的分离
• 基于时间的状态机，采用惰性更新
• 安全的服务器端计时器
• 暂停与恢复机制
• 通过考试令牌提供的额外安全

然而，考试系统若不保护 数据完整性和参与者行为，仍然不够安全。在 第 6 章，我们将讨论 数据完整性与防作弊 策略，包括处理重新连接、多标签页以及其他作弊尝试。