林之丹（嘉應(yīng)學(xué)院，廣東　梅州　514015）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林之丹
（嘉應(yīng)學(xué)院，廣東梅州514015）

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)的網(wǎng)羅設(shè)計(jì)人才與高級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理人才已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前的主要任務(wù).針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中存在的各種問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng).該系統(tǒng)是在Windows平臺(tái)的Socket通信接口技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，從而完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的管理.教師在教學(xué)中使用該系統(tǒng)可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的管理，而學(xué)生則可以在課堂上瀏覽實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行師生間的對(duì)話(huà)交流并自動(dòng)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等.本文從系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)論述.

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；Socket接口；數(shù)據(jù)庫(kù)

為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人才與高級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理人才的需求，學(xué)校必須改進(jìn)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，解決計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中遇到的各類(lèi)問(wèn)題.特別是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，多數(shù)學(xué)校的教學(xué)環(huán)境比較差、上課學(xué)生比較多，因此對(duì)學(xué)生的課堂管理難度就加大，這就導(dǎo)致教師的課堂教學(xué)效果不佳.針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們研發(fā)了適應(yīng)于教學(xué)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以幫助教師進(jìn)行良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與管理，同時(shí)還可以幫助學(xué)生更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，從而有效地解決了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題.

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)是基于客戶(hù)/服務(wù)器模式進(jìn)行研發(fā)的，根據(jù)學(xué)校中的主要用戶(hù)主體，可以分別提供教師使用時(shí)的功能以及學(xué)生使用時(shí)的功能.

在教師身份登錄的條件下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)可以完成以下幾個(gè)功能：其一，教師可以向所有學(xué)生或者是某一個(gè)學(xué)生發(fā)送實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)要求；其二，教師可以與學(xué)生進(jìn)行交流，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程；其三，教師可以利用該系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線(xiàn)點(diǎn)名[1]；其四，教師可以對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行自動(dòng)收?。黄湮?，教師可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行全程監(jiān)督，同時(shí)還可以對(duì)某一個(gè)學(xué)生顯示器上呈現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)撲捉.

在學(xué)生身份登錄的條件下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)可以完成以下幾個(gè)功能：其一，學(xué)生可以對(duì)教師發(fā)送的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行瀏覽，從而了解實(shí)驗(yàn)的基本信息；其二，學(xué)生可以向教師提交實(shí)驗(yàn)的報(bào)告；其三，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬；其四，學(xué)生可以利用該系統(tǒng)與教師以及學(xué)生進(jìn)行交流.

通過(guò)以上分析，可以看出，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以大大減少教師的工作量，提高教師的教學(xué)效率，而機(jī)上對(duì)話(huà)功能的運(yùn)用可以降低實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的噪音，從而使實(shí)驗(yàn)室保持良好的環(huán)境.同時(shí)，該系統(tǒng)的應(yīng)用還可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須具有以下幾個(gè)方面的功能：第一，該系統(tǒng)應(yīng)該建立兩種類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，分別是教師數(shù)據(jù)庫(kù)與學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)，從而滿(mǎn)足教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生的不同需求；第二，該系統(tǒng)必須建立運(yùn)行庫(kù)，而運(yùn)行庫(kù)應(yīng)該是在注冊(cè)信息與數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，同時(shí)運(yùn)行庫(kù)還必須擁有導(dǎo)出功能；第三，該系統(tǒng)應(yīng)該具有監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上每一臺(tái)機(jī)器運(yùn)行情況的功能；第四，該系統(tǒng)應(yīng)該可以使教師對(duì)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行講解并可以分發(fā)到每一臺(tái)機(jī)器中，同時(shí)還可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行提交與保存；第五，該系統(tǒng)應(yīng)該具有對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬的功能[2]；第六，該系統(tǒng)應(yīng)該能夠?yàn)榻處熍c學(xué)生交流意見(jiàn)時(shí)提供對(duì)話(huà)的平臺(tái).在以上六種功能之外，還可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍┲悄芑墓δ?，比如自?dòng)輸入的功能.

2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)功能的需求，我們可以將系統(tǒng)分解為以下五種模塊：第一，系統(tǒng)的登錄與注銷(xiāo)模塊.對(duì)于登錄模塊來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)可以根據(jù)登錄模塊對(duì)用戶(hù)的身份以及上機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行確定，同時(shí)可以根據(jù)用戶(hù)身份的不同提供不同的功能.對(duì)于注銷(xiāo)模塊來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)可以對(duì)用戶(hù)的下機(jī)時(shí)間進(jìn)行確定.通過(guò)登錄與注銷(xiāo)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)以及運(yùn)行庫(kù)的情況，從而對(duì)教師與學(xué)生的出勤情況進(jìn)行考察.從教師的角度來(lái)說(shuō)，能夠計(jì)算出教師每個(gè)月的課時(shí)數(shù)；從學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，能夠檢查出學(xué)生遲到、早退以及曠課的情況，這在無(wú)形中幫助教師實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)名.第二，系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相關(guān)模塊.該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相關(guān)模塊中主要包含了三個(gè)功能，分別是實(shí)驗(yàn)要求的分發(fā)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交以及對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬.在實(shí)驗(yàn)要求的分發(fā)功能中系統(tǒng)應(yīng)該具有信息群發(fā)與單發(fā)的功能；在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交功能中系統(tǒng)應(yīng)該有自動(dòng)存盤(pán)的功能.第三，系統(tǒng)的意見(jiàn)交換平臺(tái)模塊.該系統(tǒng)的意見(jiàn)交換平臺(tái)模塊應(yīng)該實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的對(duì)話(huà)要求，主要包括兩種方式，分別是“一對(duì)一”與“一對(duì)多”的方式.第四，系統(tǒng)的監(jiān)視模塊.該系統(tǒng)的監(jiān)視模塊只有教師可以使用，該模塊可以顯示每個(gè)終端的連接情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端使用情況的監(jiān)視.此外，它還可以對(duì)運(yùn)行資料庫(kù)進(jìn)行查閱，同時(shí)對(duì)運(yùn)行資料庫(kù)進(jìn)行導(dǎo)出并保存所需的信息.第五，系統(tǒng)的幫助模塊.該系統(tǒng)的幫助模塊可以對(duì)軟件的操作方法進(jìn)行講解，同時(shí)還可以使用戶(hù)迅速的學(xué)會(huì)軟件的使用方法[3].

2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)中包括了三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，分別是教師庫(kù)、學(xué)生庫(kù)以及運(yùn)行庫(kù).其中，教師庫(kù)與學(xué)生庫(kù)中包括了教師的相關(guān)信息，比如用戶(hù)的身份標(biāo)識(shí)號(hào)、姓名以及上機(jī)時(shí)間等信息，從而掌握教師與學(xué)生的上機(jī)情況；運(yùn)行庫(kù)中主要包括了該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所需要的一些基本信息.與此同時(shí)，該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可以建立一個(gè)臨時(shí)庫(kù)，從而可以方便儲(chǔ)存一些臨時(shí)需要的數(shù)據(jù).

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 Socket接口

所謂的Socket是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上跨平臺(tái)的應(yīng)用程序進(jìn)程間的通信機(jī)制，對(duì)于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，Socket類(lèi)似于一個(gè)服務(wù)協(xié)議插座，程序中不同的協(xié)議，對(duì)應(yīng)著不同的端口[4].微軟公司在它們的Windows平臺(tái)上提供了Windows Socket規(guī)范，主要是為了給應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)者提供API，同時(shí)為了使軟件供應(yīng)商能夠有統(tǒng)一遵守的規(guī)范.與此同時(shí)，Windows Socket也定義了一個(gè)二進(jìn)制接口，從而有效保障Windows Socket API的應(yīng)用程序可以在任何網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的符合Windows Socket協(xié)議的實(shí)現(xiàn)上工作.

Windows Socket規(guī)范定義并記錄了API與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族連接，特別是對(duì)于全部的Windows Socket實(shí)現(xiàn)都可以支持流套接口以及數(shù)據(jù)報(bào)套接.

應(yīng)用程序主要是利用Windows Socket的API，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)相互之間的通訊.同時(shí)Windows Socket又可以通過(guò)下層的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議功能以及操作系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)實(shí)際的通訊工作，它們之間的關(guān)系如下圖所示.

在建立分布式應(yīng)用的時(shí)候，目前主要使用的方法是運(yùn)用客戶(hù)服務(wù)器模型.該模型在使用過(guò)程中有一定的要求，即使用過(guò)程中必須有一整套由客戶(hù)機(jī)與服務(wù)器達(dá)成共識(shí)的協(xié)議，該協(xié)議可以有效保障服務(wù)能夠被提供或者是可以被接受.在不同的情況下，該協(xié)議的存在方式兩種，分別是對(duì)稱(chēng)性的不對(duì)稱(chēng)性的.其中，在對(duì)稱(chēng)性的協(xié)議中，協(xié)議中的每一方都有可能會(huì)扮演主從角色.而在不對(duì)稱(chēng)性的協(xié)議中，往往是一方扮演著主機(jī)角色，相應(yīng)地另一方則扮演著從機(jī)的角色.

對(duì)于一個(gè)服務(wù)程序而言，往往是在一個(gè)“熟知端口”監(jiān)聽(tīng)對(duì)方服務(wù)的請(qǐng)求，這也就是說(shuō)，在沒(méi)有請(qǐng)求發(fā)出的時(shí)候，該服務(wù)器進(jìn)程是處在休眠狀態(tài)的，直到有客戶(hù)對(duì)這個(gè)服務(wù)器提出了連接的請(qǐng)求，此時(shí)，服務(wù)程序會(huì)被這一請(qǐng)求而“喚醒”，同時(shí)立即給客戶(hù)提供相應(yīng)的服務(wù)，即對(duì)客戶(hù)的請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng).一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)客戶(hù)服務(wù)器應(yīng)用程序的時(shí)候，連接的服務(wù)是其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，但是在特殊情況下，某些服務(wù)也是可以利用數(shù)據(jù)報(bào)套接口來(lái)提供的.

Socket作為應(yīng)用程序間的通信端口，在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的不同計(jì)算機(jī)的兩個(gè)進(jìn)程間可以分別建立兩個(gè)Socket.通過(guò)連接之后，應(yīng)用程序的兩個(gè)進(jìn)程之間就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互交換工作.一般來(lái)說(shuō)，Socket接口主要包括三個(gè)部分，分別是Socket的IP地址、Socket的通信端口以及Socket的類(lèi)型，其中，Socket的IP地址主要是為了確定通信目的的計(jì)算機(jī)；Socket的通信端口主要是為了確定目的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序進(jìn)程；Socket的類(lèi)型中的套接口根據(jù)通訊的性質(zhì)可以分為三種類(lèi)型，分別是流式套接口、數(shù)據(jù)報(bào)套接口以及原始套接口[6].通常情況下，應(yīng)用程序主要是用在同一類(lèi)的套接口之間的通訊，但是只要底層的通行協(xié)議允許，那么不同類(lèi)型的套接口之間也可以實(shí)現(xiàn)通訊.目前，對(duì)于客戶(hù)而言，可以使用的套接口有兩種，分別是流量套接口與數(shù)據(jù)報(bào)套接口.

3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如下圖所示.

在使用該系統(tǒng)的時(shí)候，主要是通過(guò)Delphi語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用Delphi語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎BDE可以使系統(tǒng)程序的編寫(xiě)與移植更加的簡(jiǎn)便，同時(shí)還能夠有效地適應(yīng)客戶(hù)/服務(wù)器模式.Delphi的使用主要具有以下兩種功能：其一，通過(guò)使用Delphi提供的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能，從而可以對(duì)教師與學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，同時(shí)還可以對(duì)學(xué)生上機(jī)時(shí)的出勤情況進(jìn)行考察.此外，它還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)功能；其二，Delphi的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了客戶(hù)與服務(wù)器端Socket的ClinetSocket與ServerSocket構(gòu)件，通過(guò)Delphi的Socket集成，從而可以達(dá)到教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行交流的目的，其交流內(nèi)容主要包括了實(shí)驗(yàn)要求的分發(fā)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交以及每個(gè)終端之間的對(duì)話(huà)等.

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該系統(tǒng)研發(fā)后，我們對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示，該系統(tǒng)工作過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定，并且操作上比較簡(jiǎn)單，最終實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)時(shí)提出的各項(xiàng)性能指標(biāo)，即能夠監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上每一臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行情況，同時(shí)還能對(duì)學(xué)生以及教師的上機(jī)情況進(jìn)行記錄，為學(xué)生與教師的對(duì)話(huà)提供的平臺(tái)，得到了師生的好評(píng).該系統(tǒng)不僅僅可以運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，同時(shí)還可以運(yùn)用于其他計(jì)算機(jī)類(lèi)課程的教學(xué)中，因此，該系統(tǒng)的使用范圍比較廣，具有比較強(qiáng)的通用性.

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中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.07

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2015）09-0028-03