衛(wèi)思瑜

（陜西職業(yè)技術(shù)學院 陜西 西安 710100）

網(wǎng)絡教學系統(tǒng)是建立在因特網(wǎng)或者校園網(wǎng)絡上的一種虛擬的教育教學的環(huán)境，通過該平臺可實現(xiàn)授課、交流、資源共享和自主學習等方面的功能。網(wǎng)絡教學已經(jīng)成為當前我高校教育教學改革的重要方式，并被應用在各個課程教育中。當前大多數(shù)的網(wǎng)絡教學輔助系統(tǒng)通常采用B/S或者是C/S的訪問模式，其中教育教學資通常集中在系統(tǒng)的服務器端，各用戶PC端不能實現(xiàn)對學習資源的交換。通過這樣的方式雖然可滿足課堂的需要，但是還是存在以下幾方面的問題：第一，單點故障問題。由于學習資源為服務器端提供，一旦服務器端出現(xiàn)問題，則該系統(tǒng)無法運行；第二，成本高昂。為更好的滿足系統(tǒng)的需求，需要架構(gòu)各種不同的教學服務，同時隨著客戶端的增加，對服務器和數(shù)據(jù)方面都提出了更高的要求；第三，擴展性差。當用戶在增多的情況下，需要增加昂貴的服務器的數(shù)量來提供更為穩(wěn)定的服務。對此，針對上述對問題，本文提出一種基于P2P模式的教學輔助教學系統(tǒng)，并以思政課程為例對系統(tǒng)實現(xiàn)進行了研究。

1 P2P技術(shù)

P2P技術(shù)作為一種應用技術(shù)是在上個世紀的90年代被人們所提出，其主要是利用整個網(wǎng)絡中的節(jié)點進行對等的計算，從而可充分的挖掘出該網(wǎng)絡中存在的空間資源，并在容錯性、利用率和擴展性等方面都具備很大的優(yōu)勢。第一代的P2P是以Napster作為代表，通過利用中央服務器的方式對索引的資源進行保存。但因為其存在單點問題，在改進后采用分布式結(jié)構(gòu)，但需要通過采用泛洪的方式才能進行通信，耗費大量的網(wǎng)絡資源；第二代則以DHT為代表，旨在通過構(gòu)筑結(jié)構(gòu)化的P2P網(wǎng)絡，實現(xiàn)對資源的的精確定位和查詢。當前針對P2P的研究在主要集中在基于拓撲匹配的網(wǎng)絡建構(gòu)方面，希望通過物理網(wǎng)絡來改善整體P2P的性能。

在P2P模式中，JXTA作為SUN公司所開發(fā)的一個開放式的編程平臺，主要分為三層：核心層、服務層和應用層。其中核心層主要包括所需服務的核心的功能；服務層則主要為用戶提供訪問JXTA協(xié)議的接口，該協(xié)議主要由6個組成：1）Peer Discovery Protocol（PDP）：節(jié)點發(fā)現(xiàn)協(xié)議，主要用在對節(jié)點資源的發(fā)現(xiàn)；2）Peer Information Protocol（PIP）：節(jié)點信息協(xié)議， 主要用于對節(jié)點狀態(tài)的獲?。?）Pipe Binding Protocol（PBP）：管道綁定協(xié)議，用于構(gòu)建節(jié)點間的虛擬管道；4）Endpoint Routing Protocol（ERP）：端點路由協(xié)議，用于節(jié)點間的路由路徑發(fā)現(xiàn)；5）Rendezvous Protocol（RVP）：匯聚點協(xié)議，用于節(jié)點成為組播協(xié)議的發(fā)布者。 6）Peer Resolver Protocol（PRP）：節(jié)點解析協(xié)議，用于對節(jié)點的查詢/回應消息的解析。由此通過上述6個組成部的共同協(xié)作，從而完成對P2P網(wǎng)絡當中節(jié)點的發(fā)現(xiàn)、監(jiān)控和交流；應用層主要提供訪問服務層的接口和對JXTA網(wǎng)絡的構(gòu)建。

2 系統(tǒng)需求及整體架構(gòu)

文中以思政課程為例，在構(gòu)建該教學系統(tǒng)之后，思政課程學習者可通過視頻點播的方式實現(xiàn)對視頻資源的流暢觀看，并借助文件共享的功能實現(xiàn)對資源的下載。如果學生在學習思政課程的問題中遇到相關(guān)的問題，可通過該系統(tǒng)的交流功能實現(xiàn)和老師的交流。同時在借助現(xiàn)代P2P網(wǎng)絡發(fā)展模式，本文采用P2P混合網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡是傳統(tǒng)P2P模式的改進版，用公式表示則為。該模式的工作方式為：第一步，用戶下載安裝客戶端，向軟件服務器發(fā)出去下載的請求；第二步，在互聯(lián)網(wǎng)上檢索相關(guān)的資源，當服務器在發(fā)現(xiàn)匹配資源之后，將該信息記錄到數(shù)據(jù)庫當中；第三步，對資源進行優(yōu)化，如服務器聽到資源有限或者是在用戶所處的局域網(wǎng)內(nèi)，及可采用P2P技術(shù)；第四步：如不存在上述的第三步情況，則采用P2S模式，返回資源信息給用戶；第五步：在P2P網(wǎng)絡中的所有的資源可同時下載，包括鏡像服務器、互聯(lián)網(wǎng)上的用戶。這種模式以當前使用比較流行的迅雷軟件作為代表，其優(yōu)點在于通過客戶PC端即可實現(xiàn)發(fā)出資源搜索指令；中央服務器結(jié)合PC指令可實現(xiàn)無邊界搜索；可根據(jù)實際情況選擇P2S或P2P模式。對此，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 System architecture diagram

通過圖1可以看出，通過目錄服務器對該系統(tǒng)中節(jié)點的統(tǒng)一的管理，從而有效的縮短了對節(jié)點資源的發(fā)現(xiàn)和定位時間。而各個節(jié)點則根據(jù)目錄服務器獲取的節(jié)點信息，根據(jù)歷史的記錄自動的對相關(guān)的請求進行調(diào)整。而目錄服務器則作為該系統(tǒng)控制的核心，通過組織不同的內(nèi)容服務器，為客戶端提供服務，同時組織多個不同的客戶端間的交互節(jié)點信息，使得在該系統(tǒng)中的客戶端能夠獲取內(nèi)容服務器和其他客戶端的情況。內(nèi)容服務器則從視頻源當中獲取相應的思政課程數(shù)據(jù)，以此響應客戶端的文件／視頻源內(nèi)容數(shù)據(jù)獲取請求。當內(nèi)容服務器啟動的時候，將其搜索到的視頻資源全部傳遞給目錄服務器。而目錄服務器則記錄內(nèi)容服務器搜索到的每個資源信息，以此提供目錄索引服務。客戶端則通過系統(tǒng)前端的獲取需要觀看的思政課資源或思政課程文件的url地址。在客戶端得到該文件地址后，與目錄服務器建立相關(guān)的連接，通過P2P協(xié)議從內(nèi)容服務器獲取相關(guān)的文件內(nèi)容數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

對該系統(tǒng)的設(shè)計主要包括客戶端和服務器端。其中服務器端包括資源的發(fā)布、更新、刪除；管理員登陸；用戶管理；數(shù)據(jù)庫服務器；流媒體服務器等功能。同時針對純P2P當中相關(guān)思政課程文件資源不容易管理和容易中斷的問題，通過設(shè)置網(wǎng)頁服務器的方式用于對文件的存放；客戶端則主要包括視頻點播、資源共享與下載；登陸、注冊等功能（見圖2）。

圖2 客戶端功能設(shè)計Fig.2 Client functional design

4 視頻點播功能實現(xiàn)

基于P2P混合技術(shù)的用戶點播流程設(shè)計則如圖3所示。

圖3 視頻點播實現(xiàn)流程Fig.3 VOD implementation process

其具體的流程為：

1）用戶登錄到P2P服務器端；

2）將P2P視頻點播的內(nèi)容發(fā)布到服務的網(wǎng)頁，在找到用戶所需的相關(guān)思政課程資源，如馬克思哲學、馬克思經(jīng)濟學等視頻資源之后，P2P流媒體客戶端程序?qū)υ撘曨l資源進行唯一的標識，以區(qū)別其他的視頻。

3）點播系統(tǒng)連接資源管理服務器，通過唯一的標識找到該內(nèi)容節(jié)點的資源列表，并通過該內(nèi)容節(jié)點的屬性（如客戶端ID號，IP地址等）對內(nèi)容節(jié)點進行調(diào)度。

4）在收到內(nèi)容服務器和響應的節(jié)點間的連接之后，通過Socket連接將視頻資源通過緩沖的方式進行存儲。其具體實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼為：

socket=SS．a(chǎn)ccept（）；

DatalnputStream fis l=new DatalnputStream（

new BufferedlnputStream （new FilelnputStream（filePath）））；

DataOutputStream ps=new DataOutputStream（socket.getOutputStream0）；intbufferSi2e=1024；

byte[]buf=new byte[bufferSi2e]；while（true）{

int read=0：

if（fisl!=null）{read=fisl．read（bur）；}

if（read=-1）{break；}

ps．write（bur，0，read）；

}

}

ps．flush（）；

fis 1．close（）；

socket．close（）；

5）在播放相關(guān)思政課程視頻的同時，將視頻資源存儲到客戶端本地存儲當中，并不間斷的與資源管理器匯報視頻資源存儲的情況。

5 結(jié) 論

通過對該系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了對視頻點播資源系統(tǒng)的實現(xiàn)，通過該系統(tǒng)，用戶通過對內(nèi)容的搜索，即可實現(xiàn)對思政課程視頻資源的點播。同時當該系統(tǒng)在運行一段時間后，其傳輸速度與傳統(tǒng)的C/S或者B/S模式都有著較大的提高，具有一定的實用性和推廣性。

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