劉巖

渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,錦州 121013

基于P2PSIP的遠程教育交互系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

劉巖

渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,錦州 121013

在遠程教育中采用的交互方式及其實現(xiàn)是很關(guān)鍵的問題。在穆爾交互理論的指導(dǎo)下，融合P2P與SIP技術(shù)，在JXTA開放的P2P平臺上，通過搭建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了可視頻音視的交互系統(tǒng)。

交互；會話初始協(xié)議；對等網(wǎng)

前言

隨著信息技術(shù)的不斷深入，計算機技術(shù)的大力普及,越來越多的人通過網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)正以跨時代的前所未有的速度進入現(xiàn)代人的生活，并在很大程度上改變著人類的生活，同時也改變著人類獲取知識的方法和人與人之間溝通、交互的方式。計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展使傳統(tǒng)的教學(xué)模式發(fā)生了變化，為人們創(chuàng)造了一個更為自由和開放的探索和學(xué)習(xí)的環(huán)境—遠程教育。遠程教育因其迅速發(fā)展及其對教育的貢獻成為國際社會關(guān)注的焦點，它的發(fā)展被深深打上了科技進步的烙印，尤其是媒體與通訊技術(shù)的進步，成為遠程教育發(fā)展的關(guān)鍵[1]。

遠程教育是一種以現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)為依賴，以交互為支撐的學(xué)習(xí)模式。交互方式的選擇和應(yīng)用是遠程教育中最為關(guān)鍵的部分之一，所以在遠程教育中交互的實現(xiàn)顯得尤為重要。本文選擇了采用P2P-SIP來實現(xiàn)交互系統(tǒng)，并在下面作詳細闡述。

1、交互理論及遠程教育中的交互方式

遠程教育專家穆爾提出了三類交互作用的概念和理論。他是第一個在理論上把遠程教育中的交互劃分為學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容交互、學(xué)習(xí)者與教師交互和學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間交互等三種類型[2]，見圖1。

圖1 交互的三種類型

在穆爾交互理論的指導(dǎo)下，現(xiàn)代遠程教育中，交互的具體表現(xiàn)形式，也就是實現(xiàn)交互的具體途徑，常見的存在下面幾種方式：一，通過E-mail（電子郵件）進行交互，其特點是快捷、方便、交互范圍廣，但缺點是其實現(xiàn)是異步的；二，通過BBS(電子公告牌系統(tǒng))進行交互，它是具有很強交互作用，雖然可以實現(xiàn)同步通信，但它只限于簡單程度上的交互，缺乏表達的感染力；三，通過網(wǎng)上課件進行交互，用戶可以通過點播和下載的方式來查看課件，但它并沒有實現(xiàn)真正意義上的交互，它的實現(xiàn)是一種虛擬的對話；四，通過Blog（博客）進行交互，它使得交互的領(lǐng)域變的廣泛，并且反饋及時，可交互的形式也還是只限于文字、圖片，交互的靈活性不高，感染力不強；五，通過視頻和語音進行，與視頻會議相類似，是交互性能最強的最理想化的交互方式，可以實現(xiàn)同步交互，不僅圖文聲像并茂，視覺直觀，交互效果理想化而且感染力很強。在此本文也是采用第五種交互方式來展開研究的。

2、P2P-SIP技術(shù)

SIP[3](Session Initiation Protocol, 會話初始協(xié)議)是以現(xiàn)有的IP協(xié)議為基礎(chǔ)來構(gòu)架IP電話業(yè)務(wù)網(wǎng)的應(yīng)用層協(xié)議，通過SIP可以在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上建立、改變和結(jié)束多媒體會話。在目前VOIP(Voice Over Internet Protocol)技術(shù)中廣泛采用的是會話初始協(xié)議(Session Initiation Protocol, SIP)[4]。

P2P(Peer-to Peer)作為當(dāng)前最熱門的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一，它的點對點模式從根本上改變了C/S(Client/Server)的模式，它使網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(peer)大都同時具有信息消費者、信息提供者和信息通訊等三方面的功能。

SIP和P2P相互融合的技術(shù)稱為P2PSIP技術(shù)，利用P2P-SIP技術(shù)可以有效克服在交互過程中單點失效和性能瓶頸等問題。SIP與P2P融合的方式有兩種，分別為：SIP-over-P2P、P2P-over-SIP。前者是以P2P網(wǎng)絡(luò)來承載SIP消息的傳輸，后者是使用SIP消息來構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，IETF經(jīng)過多次的討論及研究是推薦使用第一種結(jié)構(gòu)的，也就是SIP-over-P2P。這種結(jié)構(gòu)的P2P層是相對獨立于SIP或其他應(yīng)用的，允許在P2P層上使用除SIP外的其他協(xié)議，為進一步的擴展提供了空間。本文選擇用SIP-over-P2P來實現(xiàn)本交互系統(tǒng)。

3、設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 JXTA技術(shù)

JXTA作為SUN公司開發(fā)的P2P的開放式標(biāo)準平臺，它使把依賴都聚集在較少的幾臺服務(wù)器上的模式，變成了網(wǎng)絡(luò)不存在中心節(jié)點（或中心服務(wù)器）的模式，增加了網(wǎng)絡(luò)上的可用的資源數(shù)，減少服務(wù)器的負荷，大大降低了成本。JXTA由六個核心協(xié)議來完成對等網(wǎng)絡(luò)提供通信和交互。包括：對等節(jié)點發(fā)現(xiàn)協(xié)議（Peer Discovery Protocol）、管道綁定協(xié)議（Pipe Binding Protocol）、對等機信息協(xié)議（Peer Information Protocol）、對等機解析協(xié)議（Peer Resolver Protocol）、匯聚節(jié)點協(xié)議（Rendezvous Protocol）和端點路由協(xié)議（Endpoint Routing Protocol）。

3.2 交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，共分為四大模塊部分：用戶界面UI模塊、程序框架模塊、RTC模塊和JXTA模塊。

圖2 交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

UI模塊為用戶提供了操作界面,通過一些窗口界面和對話框的顯示來完成與底層模塊的通信操作。通過用戶界面，進入下層的邏輯業(yè)務(wù)框架模塊，這一層就是程序框架層，可通過此層來調(diào)用RTC模塊。RTC Client（Real- time Communication Client）API，是微軟公司提出的，支持即時通信的一套API(Application Program Interface，應(yīng)用程序接口）。RTC模塊中提供實現(xiàn)用戶登錄，發(fā)起會話以及用戶注銷，音視頻接口的函數(shù)。本系統(tǒng)中主要包括的類有RTCWin，RTCSession, RTCIMSession和RTCAVSession。RTCWin是主類，RTCSession封裝了會話相關(guān)的過程，RTCIMSession類實現(xiàn)音頻通信，CRTCAVSession類實現(xiàn)視頻通信。JXTA網(wǎng)絡(luò)模塊是通過JXTA接口接入，再來實現(xiàn)JXTA各類服務(wù)的。

3.3 SIP會話流程

SIP協(xié)議的會話呼叫是通過三次握手實現(xiàn)的。當(dāng)主叫用戶A后被叫用戶B發(fā)起呼叫時，首先發(fā)出INVITE消息，被叫用戶B決定接受邀請就會回發(fā)一個200/OK，當(dāng)主叫用戶A收到成功回應(yīng)的消息后，向被叫用戶B發(fā)送ACK，被叫用戶B收到ACK此次的呼叫就成功建立了，隨后就可以開始媒體交互了。呼叫流程如圖3所示。

圖3 呼叫流程

本系統(tǒng)在SIP呼叫之前，要進入JXTA的，由JXTA定位查詢功能來定位被叫用戶的IP地址，經(jīng)確認后再進行SIP正常的呼叫流程。當(dāng)用戶端要結(jié)束交互，發(fā)出BYE請求，就可以正常結(jié)束會話了。

4、功能測試

在兩臺PC機上搭建好測試環(huán)境，主叫PC向被叫PC發(fā)起呼叫，在如圖4所示的界面中輸入要呼叫的PC的SIP地址

圖4 呼叫界面

呼叫成功后，SIP的INVITE消息如下：

Request-Line: INVITE sip:liuyan02@192.168.1.3 sip/2.0 Message Header Message Body

5、結(jié)語

本文利用了SIP與P2P相互融合的特點，在JXTA的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了遠程教育交互系統(tǒng)。目前P2PSIP技術(shù)不論是在技術(shù)方面還是標(biāo)準方面，都還在不斷的成熟和完善中，所以對其的研究還需要繼續(xù)擴展、延伸及應(yīng)用，相信這對交互的發(fā)展有非常重要的現(xiàn)實意義。

[1]王繼新，李書明.遠程教育原理與技術(shù)[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社.2005

[2]張秀梅，丁新.邁克爾-穆爾研究[J].中國電化教育.2004: 206

[3]Rosenberg J.SIP: Session Initiation Protocol,RFC3261[S].IETF, 2002

[4]白建軍，彭暉，田敏，等.SIP揭秘[M].北京：人民郵電出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.156

劉巖（1983－），女，渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，碩士研究生，研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)在教育中的應(yīng)用。