文/陳紅艷

基于P2P技術(shù)遠(yuǎn)程輔助教學(xué)軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

文/陳紅艷

P2P技術(shù)實(shí)際上是一種對等的計算機(jī)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(fù)荷，在分布式的應(yīng)用架構(gòu)里，使用等量計算模型，合理運(yùn)用應(yīng)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)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(jī)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(diǎn)（Peer）直接訪問而無需經(jīng)過中間實(shí)體。

P2P技術(shù) 遠(yuǎn)程輔助 教學(xué)軟件 設(shè)計 實(shí)現(xiàn)

簡單地說，傳統(tǒng)的多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其教學(xué)資源大多數(shù)存放在學(xué)校的中心服務(wù)器，這種中心服務(wù)器通過分散的學(xué)習(xí)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(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。這種遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)實(shí)際上是一種點(diǎn)對點(diǎn)的教學(xué)模式，基于P2P的教學(xué)模式和教學(xué)技術(shù)，在引入多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中，一定會對于多媒體的遠(yuǎn)程教學(xué)提供優(yōu)化和便捷的教學(xué)服務(wù)。一般來說，混合型的P2P模型，在實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)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(jī)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(yuǎn)程教學(xué)模式中實(shí)現(xiàn)文件共享和視頻點(diǎn)播，所有的對等連接模式在建設(shè)初期都會采用視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，而視頻點(diǎn)播系統(tǒng)和文件共享的功能是同步實(shí)現(xiàn)的。B/S模式對于服務(wù)器的性能依賴非常強(qiáng)，因此，當(dāng)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(jìn)行多元化的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)置。

在P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，彼此連接的多臺計算機(jī)之間都處于對等的地位，各臺計算機(jī)有相同的功能，無主從之分，一臺計算機(jī)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(jī)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(jī)既能充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請求者，又對其它計算機(jī)的請求做出響應(yīng)，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(jī)共享等。

1.2 混合式的P2P多遠(yuǎn)機(jī)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(yuǎn)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(yīng)用技術(shù)模式。傳統(tǒng)的多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中，教學(xué)資源大多存放在中心服務(wù)器上，各分散學(xué)習(xí)點(diǎn)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(xué)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(diǎn)與客戶端連接的過程中，中心服務(wù)器保存節(jié)點(diǎn)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(diǎn)同時負(fù)責(zé)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(diǎn)，使用流媒體服務(wù)器與不同的對等節(jié)點(diǎn)連接，采用多個節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器和多個節(jié)點(diǎn)的對等節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(dú)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(yuǎn)程技術(shù)輔助之下的教學(xué)軟件設(shè)計的基本理念。

2.2 教學(xué)系統(tǒng)模塊的設(shè)計基礎(chǔ)

實(shí)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(diǎn)播模塊，這兩個模塊的設(shè)計，是結(jié)合P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型信息資源共享優(yōu)點(diǎn)的最核心部分，沒客戶來選擇不同的節(jié)點(diǎn)，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(kuò)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的IP地址進(jìn)行詳盡的命名，設(shè)計者應(yīng)該非常留意在主機(jī)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(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制的限制，通過客戶節(jié)點(diǎn)方案的方式來實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)的客戶節(jié)點(diǎn)方案通常包括節(jié)點(diǎn)的上傳方案和節(jié)點(diǎn)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(diǎn)。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(jìn)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(yuǎn)程輔助教學(xué)下載方法

基于P2P技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程輔導(dǎo)教學(xué)，是在下載過程中向服務(wù)器提供的節(jié)點(diǎn)申請查詢資源ID，由服務(wù)器返回的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(yuǎn)程輔助教學(xué)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(jī)A和客戶機(jī)B查詢客戶節(jié)點(diǎn)信息，并且通過主服務(wù)器處理返回客戶節(jié)點(diǎn)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(yīng)用模式為主的，這樣的應(yīng)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(qiáng)大的視頻點(diǎn)播功能模塊設(shè)計方法

在教學(xué)軟件的設(shè)計過程中，為了實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)和對于信息的快速傳遞，必須要借助于VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)這種交互式的多媒體信息點(diǎn)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(diǎn)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(fèi)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(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)化連通。而基于P2P技術(shù)的遠(yuǎn)程輔助教學(xué)軟件就是能夠通過科學(xué)的調(diào)取信息有效的管理路徑，積極進(jìn)行對于視頻服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行流程化的管理和綜合信息的保存。

3 基于P2P技術(shù)遠(yuǎn)程輔助教學(xué)軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)

VOD體系結(jié)構(gòu)構(gòu)圖設(shè)置，即整個的P2P遠(yuǎn)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(shí)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(diǎn)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(jī)之間的連接產(chǎn)生一定的信息滯后現(xiàn)象，從而影響教學(xué)軟件的視頻播放品質(zhì)。這一點(diǎn)是基于P2P遠(yuǎn)程輔助教學(xué)技術(shù)的一個重要難點(diǎn)，在設(shè)計基于混合技術(shù)的視頻點(diǎn)播功能模塊時，要刻意的解決同時克服多客戶端同時點(diǎn)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(diǎn)播的大是設(shè)置為客戶節(jié)點(diǎn)，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(rèn)證之后科學(xué)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(diǎn)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(diǎn)空閑的數(shù)據(jù)調(diào)取必須非常精確的實(shí)時分配，如果服務(wù)器的負(fù)載已經(jīng)達(dá)到飽和，就及時拒絕節(jié)點(diǎn)的需求，最后，聯(lián)系硬件維護(hù)工程師，及時解決空間節(jié)點(diǎn)不足的問題。

4 結(jié)束語

遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計目前在中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基于P2P級數(shù)的輔助性教學(xué)功能，在系統(tǒng)的綜合運(yùn)行性能和大型網(wǎng)絡(luò)的使用應(yīng)用過程中，雖然還存在著一個問題，但是目前，教學(xué)軟件輔助設(shè)計的科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)積極致力于解決基于P2P技術(shù)遠(yuǎn)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(yuǎn)程輔助教學(xué)軟件，將可以實(shí)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(dú)聊天、支持信息私密保存。在學(xué)習(xí)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(yuǎn)程教學(xué)輔助軟件的系統(tǒng)性功能更加完善，極大程度上推進(jìn)我國的遠(yuǎn)程及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合水平的發(fā)展。

[1]柳永春.基于P2P的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2012.

[2]劉虎軍.基于XMPP與P2P協(xié)議的嵌入式數(shù)字機(jī)頂盒即時通訊系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].山東大學(xué),2012.

[3]葉佳幸.P2P技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中的研究與應(yīng)用[D].上海交通大學(xué),2012.

[4]顧永周.基于P2P的交互式電子白板的設(shè)計與開發(fā)[D].復(fù)旦大學(xué),2011.

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