文/陳紅艷

基于P2P技術(shù)遠程輔助教學軟件設(shè)計與實現(xiàn)

文/陳紅艷

P2P技術(shù)實際上是一種對等的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在對等的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系之間集中分配任務(wù)和工作負荷，在分布式的應用架構(gòu)里，使用等量計算模型，合理運用應用層面的組合網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)形式，均勻的將對等的網(wǎng)絡(luò)者和網(wǎng)絡(luò)伙伴實現(xiàn)點對點的傳播。網(wǎng)絡(luò)的參與者共享他們所擁有的一部分硬件資源（處理能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機等），這些共享資源通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)和內(nèi)容，能被其它對等節(jié)點（Peer）直接訪問而無需經(jīng)過中間實體。

P2P技術(shù) 遠程輔助 教學軟件 設(shè)計 實現(xiàn)

簡單地說，傳統(tǒng)的多媒體遠程教學系統(tǒng)，其教學資源大多數(shù)存放在學校的中心服務(wù)器，這種中心服務(wù)器通過分散的學習資源整合，可以提供附近多元化資源下載服務(wù)，具有優(yōu)越性能的遠程教學系統(tǒng)。這種遠程教學系統(tǒng)實際上是一種點對點的教學模式，基于P2P的教學模式和教學技術(shù)，在引入多媒體網(wǎng)絡(luò)教學的過程中，一定會對于多媒體的遠程教學提供優(yōu)化和便捷的教學服務(wù)。一般來說，混合型的P2P模型，在實現(xiàn)視頻點播和文件共享功能的作用方面非常明顯。

1 對等網(wǎng)絡(luò)P2P的定義

1.1 常規(guī)的對等網(wǎng)絡(luò)連接P2P定義

所謂對等網(wǎng)絡(luò)也叫對等式的連接，這種新型的通信模式和聯(lián)機模式，因為每個參與者具有同等的參與模式就可以在通信繪畫的過程中，與多媒體遠程教學模式中實現(xiàn)文件共享和視頻點播，所有的對等連接模式在建設(shè)初期都會采用視頻點播系統(tǒng)，而視頻點播系統(tǒng)和文件共享的功能是同步實現(xiàn)的。B/S模式對于服務(wù)器的性能依賴非常強，因此，當很多對等的用戶同時訪問主服務(wù)器時，現(xiàn)有的多媒體網(wǎng)絡(luò)性能可能會因為塞車現(xiàn)象，影響對等使用者的連接。因此，目前經(jīng)常采用混合P2P形式來進行多元化的連接節(jié)點設(shè)置。

在P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，彼此連接的多臺計算機之間都處于對等的地位，各臺計算機有相同的功能，無主從之分，一臺計算機既可作為服務(wù)器，設(shè)定共享資源供網(wǎng)絡(luò)中其他計算機所使用，又可以作為工作站，整個網(wǎng)絡(luò)一般來說不依賴專用的集中服務(wù)器，也沒有專用的工作站。網(wǎng)絡(luò)中的每一臺計算機既能充當網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請求者，又對其它計算機的請求做出響應，提供資源、服務(wù)和內(nèi)容。通常這些資源和服務(wù)包括：信息的共享和交換、計算資源（如CPU計算能力共享）、存儲共享（如緩存和磁盤空間的使用）、網(wǎng)絡(luò)共享、打印機共享等。

1.2 混合式的P2P多遠機連接模式

P2P起源于最初的聯(lián)網(wǎng)通信方式，如在建筑物內(nèi)PC通過局域網(wǎng)互聯(lián)，不同建筑物間通過Modem遠程撥號互聯(lián)。其中建立在TCP/IP協(xié)議之上的通信模式構(gòu)成了今日互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，所以從基礎(chǔ)技術(shù)角度看，P2P不是新技術(shù)，而是新的應用技術(shù)模式。傳統(tǒng)的多媒體遠程教學系統(tǒng)中，教學資源大多存放在中心服務(wù)器上，各分散學習點需要從服務(wù)器下載資源，服務(wù)器的性能及網(wǎng)絡(luò)帶寬將直接影響教學活動。

P2P依據(jù)中央化的程度可以，分為純P2P和雜項P2P兩種模式，將這二者聯(lián)合之后就變成了混合的P2P模式，在不同的節(jié)點與客戶端連接的過程中，中心服務(wù)器保存節(jié)點的方式往往通過信息主動發(fā)送請求，發(fā)送請求的節(jié)點同時負責對于信息的連接原始的服務(wù)器保存文件，并且采用混合P2P的雜項特點，使用流媒體服務(wù)器與不同的對等節(jié)點連接，采用多個節(jié)點的流媒體服務(wù)器和多個節(jié)點的對等節(jié)點之間連接成一個共同的混合式P2P網(wǎng)絡(luò)，而這個網(wǎng)絡(luò)只有一個典型的優(yōu)點，就是可以混合的使用信息資源的共享模式。

2 典型的信息功能和信息模塊系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能的設(shè)計和實現(xiàn)方案

在系統(tǒng)功能的設(shè)計方面，比較常用的是使用客戶端的功能，將服務(wù)器端和客戶端的設(shè)計相統(tǒng)一，客戶端的功能包括用戶注冊與登錄功能、常用的留言板服務(wù)功能，客戶端是為客戶提供便捷的服務(wù)期下載，提供資源共享和下載服務(wù)并且進行簡單視頻播放的平臺?？蛻粝到y(tǒng)功能服務(wù)器的后端常常采用系統(tǒng)的資源下載和共享功能，將混合的P2P技術(shù)，結(jié)合管理會員登錄和服務(wù)端的各項功能，一般分為6到7個板塊來綜合操作。

系統(tǒng)服務(wù)器端的功能，主題總結(jié)為四大部分，分別為用戶的注冊功能、視頻的點播功能、文件夾的共享功能、留言板的服務(wù)功能，同時結(jié)合流媒體的綜合管理功能實現(xiàn)服務(wù)，這樣的服務(wù)器功能相對比較完善，不同的系統(tǒng)模塊之間各自獨立，但是又可以相互連通，因此對網(wǎng)絡(luò)安全也起到制衡作用，是遠程技術(shù)輔助之下的教學軟件設(shè)計的基本理念。

2.2 教學系統(tǒng)模塊的設(shè)計基礎(chǔ)

實際上在系統(tǒng)模塊的設(shè)計過程中，最重要的兩大功能是文件共享模塊和視頻點播模塊，這兩個模塊的設(shè)計，是結(jié)合P2P技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型信息資源共享優(yōu)點的最核心部分，沒客戶來選擇不同的節(jié)點，借助混合P2P網(wǎng)絡(luò)模型信息資源共享的優(yōu)勢作用，可以以更大的基數(shù)倍數(shù)來擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。也就是說在這種后臺的承載量之下，客戶的節(jié)點數(shù)量即使越來越多，也能夠依托P2P的混合成長模式找到幾點所需要的資源基礎(chǔ)，資源之間互相塞車的幾率不大，網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？梢栽谝欢▍^(qū)域之內(nèi)比較龐大。這種混合的P2P連接模式可以解決服務(wù)器常見的塞車瓶頸問題，在系統(tǒng)和資源的選擇上，僅僅使用主核心服務(wù)器，就可以為客戶提供綜合的資源信息查找服務(wù)，為了能夠給客戶返回資源的存放地址和節(jié)點的IP地址進行詳盡的命名，設(shè)計者應該非常留意在主機名和信息端口的資源下載過程中，將服務(wù)器端收集的申請客戶信息的記錄在重要的住服務(wù)器客戶端。

也就是說，將信息保存在數(shù)據(jù)庫中，方便調(diào)取和共享式混合式P2P模式的核心理念，系統(tǒng)的文件共享和下載功能必須以嚴格的網(wǎng)絡(luò)安全機制的限制，通過客戶節(jié)點方案的方式來實現(xiàn)?？茖W的客戶節(jié)點方案通常包括節(jié)點的上傳方案和節(jié)點的下載方案，上傳和下載方案是相互連通的，一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)申請的用戶申請成為系統(tǒng)的上傳節(jié)點。之后有效地設(shè)置好自身的IP地址，通過系統(tǒng)的自動搜索就可以將下載的文件信息自動的云數(shù)據(jù)庫中的資源匹配，匹配成功之后的文件信息將會根據(jù)一定的文件名保存方式和后綴進行保存，并且在P2P的線路傳遞過程中快速流通。

2.3 非常重要的P2P遠程輔助教學下載方法

基于P2P技術(shù)進行遠程輔導教學，是在下載過程中向服務(wù)器提供的節(jié)點申請查詢資源ID，由服務(wù)器返回的節(jié)點信息來判斷是否存在請求所需要的信息。如果存在信息內(nèi)容，則可以通過節(jié)點之間的相互連通油系統(tǒng)客戶端自動選擇返回所有節(jié)點中最快速的連接位置。在請求訪問指定的資源和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的過程中，主數(shù)據(jù)服務(wù)器的功能是非常重要的。通常在基于P2P技術(shù)遠程輔助教學軟件的設(shè)計過程中，下載模式的核心是主數(shù)據(jù)服務(wù)器，同時伴隨有2到3個中心服務(wù)器通過中心服務(wù)器連接客戶機A和客戶機B查詢客戶節(jié)點信息，并且通過主服務(wù)器處理返回客戶節(jié)點信息，這種方式就是需要的下載，所依托的硬件基礎(chǔ)是多臺Web數(shù)據(jù)服務(wù)器以存放龐大的數(shù)據(jù)資源。

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)是以S（Server）/ B（Browser）或S/C（Client）結(jié)構(gòu)的應用模式為主的，這樣的應用必須在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)置一個服務(wù)器，信息通過服務(wù)器才可以傳遞。信息或是先集中上傳到服務(wù)器保存，然后再分別下載(如網(wǎng)站)，或是信息按服務(wù)器上專有規(guī)則（軟件）處理后才可在網(wǎng)絡(luò)上傳遞流動(如郵件)。

如今擁有Napster及ICQ類軟件的PC（或操作者）就可以選擇同樣擁有此類軟件的另一PC（或操作者）形成互聯(lián)（直接連接，不通過服務(wù)器），雙方共享資源，協(xié)同完成某種行動。而擁有同一P2P軟件的設(shè)備和用戶，還可以形成一個為其自己所有的在互聯(lián)網(wǎng)上的P2P專用網(wǎng)。

2.4 強大的視頻點播功能模塊設(shè)計方法

在教學軟件的設(shè)計過程中，為了實現(xiàn)有效的教學和對于信息的快速傳遞，必須要借助于VOD視頻點播系統(tǒng)這種交互式的多媒體信息點播系統(tǒng)，其本質(zhì)是信息使用者，同樣通過核心主服務(wù)器根據(jù)自身的需求主動地獲取多媒體的信息。這種信息的連通是基于混合式的P2P技術(shù)的視頻點播系統(tǒng)通過設(shè)計原則和客戶與客戶端之間的服務(wù)器聯(lián)通來作為資源共享的數(shù)據(jù)池。也就是說，申請調(diào)取視頻信息資源的消費者和客戶是資源的使用者，同時也可以作為資源的提供者VOD信息技術(shù)在多媒體時代迅速發(fā)展的今天可以將視頻服務(wù)提供商和視頻服務(wù)的使用者進行有效的網(wǎng)絡(luò)化連通。而基于P2P技術(shù)的遠程輔助教學軟件就是能夠通過科學的調(diào)取信息有效的管理路徑，積極進行對于視頻服務(wù)系統(tǒng)進行流程化的管理和綜合信息的保存。

3 基于P2P技術(shù)遠程輔助教學軟件設(shè)計與實現(xiàn)的難點

VOD體系結(jié)構(gòu)構(gòu)圖設(shè)置，即整個的P2P遠程輔助技術(shù)本身是一個非常龐大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而實現(xiàn)視頻調(diào)取和視頻服務(wù)器連接時有可能因為視頻的數(shù)據(jù)節(jié)點絕對值比較龐大，在傳送網(wǎng)絡(luò)的過程中可能因為用戶終端和用戶機之間的連接產(chǎn)生一定的信息滯后現(xiàn)象，從而影響教學軟件的視頻播放品質(zhì)。這一點是基于P2P遠程輔助教學技術(shù)的一個重要難點，在設(shè)計基于混合技術(shù)的視頻點播功能模塊時，要刻意的解決同時克服多客戶端同時點播的瓶頸問題，而這個問題最好的克服手段，就是使用視頻點播的大是設(shè)置為客戶節(jié)點，要收看流媒體時首先向服務(wù)器提出申請，之后經(jīng)歷一個下載和緩沖的過程。同時，對下載和服務(wù)緩沖文件的保存在經(jīng)過系統(tǒng)認證之后科學的分配時間差，盡可能的選擇沒有為其他客戶服務(wù)的空閑節(jié)點返回給視頻的請求者。對于流媒體服務(wù)器的快速分配和節(jié)點空閑的數(shù)據(jù)調(diào)取必須非常精確的實時分配，如果服務(wù)器的負載已經(jīng)達到飽和，就及時拒絕節(jié)點的需求，最后，聯(lián)系硬件維護工程師，及時解決空間節(jié)點不足的問題。

4 結(jié)束語

遠程教學系統(tǒng)的設(shè)計目前在中國已經(jīng)實現(xiàn)了基于P2P級數(shù)的輔助性教學功能，在系統(tǒng)的綜合運行性能和大型網(wǎng)絡(luò)的使用應用過程中，雖然還存在著一個問題，但是目前，教學軟件輔助設(shè)計的科研機構(gòu)已經(jīng)積極致力于解決基于P2P技術(shù)遠程傳播手段的相關(guān)研究。在未來，有效基于P2P技術(shù)開發(fā)遠程輔助教學軟件，將可以實現(xiàn)文字交流公聊、私聊，支持各個用戶之間的群組聊天、單獨聊天、支持信息私密保存。在學習和深入研究P2P的過程中可以建設(shè)快速的反饋和共享信息，使整個遠程教學輔助軟件的系統(tǒng)性功能更加完善，極大程度上推進我國的遠程及網(wǎng)絡(luò)教學綜合水平的發(fā)展。

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作者單位河南鹿邑第一職業(yè)中等專業(yè)學校 河南省鹿邑縣 477200