【導(dǎo)讀】國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展及存在問(wèn)題..................錯(cuò)誤!互與切換，同時(shí)包含多種輔助教學(xué)管理的功能。的傳統(tǒng)硬件系統(tǒng)，它具有成本低、易維護(hù)、使用便利等有點(diǎn)。大力開(kāi)展對(duì)多媒體網(wǎng)絡(luò)教。室軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與研究對(duì)教育事業(yè)具有十分重大的意義。

　　

【正文】 行提供的提存款服務(wù)等概念是一樣的。 有些廣為人知服務(wù)端口被固定下來(lái)方便用戶(hù)知道和使用是因?yàn)樗麄冊(cè)诰W(wǎng)絡(luò)世界存在已久，產(chǎn)生了極大地影響，并且對(duì)信息交互做出了極大地貢獻(xiàn)。表 31 為常用端口占用情況： 表 31 常用端口占用情況表格 當(dāng)我們自己在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)時(shí)，一般都會(huì)選用大于 1024 的端口。因?yàn)樵赪indows 操作系統(tǒng)中，占用了很多 1024 以下的端口，且仍保留對(duì) 266 以下端口的使用。 圖 是常用的端口占用情況是根據(jù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)在命令（ stata）下進(jìn)行的測(cè)試得到的。 圖 普通 PC 機(jī)端口占用情況 構(gòu)建服務(wù)端 /客戶(hù)端的結(jié)構(gòu)中，相互連接的任 意一端都是為了通信而運(yùn)行的，它們都可以稱(chēng)為一個(gè)套接字（ Socket）。服務(wù)端 Socket 收到來(lái)自客戶(hù)端程序發(fā)送的請(qǐng)求，這就是一次應(yīng)答。要完成一次通訊就要這樣多重復(fù)幾次才可以。 服務(wù)器與客戶(hù)機(jī)之間進(jìn)行的通訊是根據(jù)寫(xiě)入和讀取底層連接 Socket 的字節(jié)流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，必須事先協(xié)定好通過(guò) Socket 來(lái)傳遞信息時(shí)所使用的語(yǔ)言，即通訊雙方必須遵循一定的協(xié)議。 目前， Finger、 HTTP、 Time、 FTP 等之類(lèi)的常用通訊協(xié)議都是在底層連接 Socket至上實(shí)現(xiàn)的，如圖 所示： 服務(wù)類(lèi)型 端口值 HTTP 80 FTP 21 SMTP 25 Tel 23 Time 37 IPX 213 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 23 圖 通訊協(xié)議層圖 可以說(shuō)，在 Windows 操作系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)底層連接而制定的一系列 Socket 規(guī)則實(shí)現(xiàn)之后 ,就是一系列 API（ Application Programming Interface）或者 DLL（ Dynamic Link Library）函數(shù)庫(kù)。 這些 DLL 中的函數(shù)可以被我們直接調(diào)用，如：“ Socket、 Listen、 Connect 等來(lái)構(gòu)建通訊程序”。 [19,20,21] 客戶(hù)端與服務(wù)端通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)： 在一個(gè)同時(shí)包含數(shù)據(jù)通訊客戶(hù)端和服務(wù)端的系統(tǒng)中，多個(gè)客戶(hù)端應(yīng)該可以同時(shí)被服務(wù)端應(yīng)答并且同等享有服務(wù)端提供的 服務(wù)。因此，在 ctNonBlocking 和 ctBlocking 模式中一般可 選一種 被客戶(hù) 端采用； 而利用 TWinSocketStream 實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù) 讀寫(xiě)的stThreadBlocking 模 式應(yīng)該 被服 務(wù)端的 TServerSocket 采用 。但 是，如 果采用ctNonBlocking 模式，最后字節(jié)數(shù)據(jù)的讀取必須在 OnDisconnect 事件中完成，這就是ctNonBlocking 模式的一大缺點(diǎn)。因此，通常利用 TWinSocketStream 來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)就采用 ctBlocking 模式。 這樣，在客戶(hù)端（即 學(xué)生機(jī)）使用 TWinSocketStream 進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)并采用ctBlocking 模式，而在服務(wù)端（即教師機(jī)）采用 stThreadBlocking 模式，另外，客戶(hù)端和服務(wù)端的 TWinSocketStream 讀寫(xiě)都是放在線(xiàn)程中實(shí)現(xiàn)的，這樣多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)整齊劃一。 用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?Socket 連接所傳輸?shù)淖止?jié)往往大于 4K，也就是 Windows 默認(rèn)緩沖區(qū)的大小。所以，要完成一個(gè)數(shù)據(jù)流的傳輸常常要分幾次才行每次至少需要數(shù)據(jù)/4KB 次。為了避免在客戶(hù)端造成“擁塞”現(xiàn)象，服務(wù)端在發(fā)送第 n 條數(shù)據(jù)之后不應(yīng)該緊接著發(fā)送第 n+1 條，因?yàn)榭蛻?hù)端可能還未完成第 n 條數(shù)據(jù)的讀取工作；同樣，因?yàn)榉錆h工程大學(xué) 畢業(yè)論文 24 務(wù)端可能還未完成第 n+1 條數(shù)據(jù)的傳送，所以客戶(hù)端也不應(yīng)該在讀取第 n 條數(shù)據(jù)之后又緊接著讀取第 n+1 條數(shù)據(jù)。為此，我們可以在客戶(hù)端和服務(wù)端建立一個(gè)規(guī)則 —— 令牌，即擁有令牌者才可采取下一步的數(shù)據(jù)操作。 客戶(hù)端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)傳輸一般分為以下幾步： （ 1）首先，在服務(wù)提供的計(jì)算機(jī)的某個(gè)端口啟動(dòng)客戶(hù)端，該客戶(hù)端就開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)來(lái)自其他客戶(hù)端的連接請(qǐng)求； （ 2）客戶(hù)端向服務(wù)端發(fā)送連接請(qǐng)求； （ 3）服務(wù)端接收連接請(qǐng)求，建立一個(gè)連接線(xiàn) 程，客戶(hù)端收到來(lái)自服務(wù)端的“連接成功”的信號(hào)（即客戶(hù)端掌握一個(gè)令牌信號(hào)）； （ 4）客戶(hù)端掌握“連接成功”的令牌信號(hào)后就發(fā)送請(qǐng)求，請(qǐng)服務(wù)端開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)（這也可以看成是一個(gè)令牌信號(hào)）； （ 5）服務(wù)端收到請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钆菩盘?hào)后，就開(kāi)始將第 1 條數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)流中提出并發(fā)送； （ 6）當(dāng)客戶(hù)端成功讀取完第 1 條數(shù)據(jù)之后，就再次請(qǐng)求服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)； （ 7）服務(wù)端再次收到請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钆菩盘?hào)后，就開(kāi)始將第 2 條數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)流中提出并發(fā)送； 這樣重復(fù)（ 5）、（ 6）步驟之后，就可以完成一次完整的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。具體如圖 ： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 25 圖 數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程圖 我們所謂的通訊協(xié)議不是平常說(shuō)的 TCP、 UDP 等概念，而是經(jīng)過(guò)上述步驟建立起來(lái)的。 接下來(lái)的問(wèn)題就是進(jìn)一步解決客戶(hù)端如何知道數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮　Ｈ绻蛻?hù)端無(wú)法及時(shí)知道數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮?，就?huì)出現(xiàn)“死等”現(xiàn)象，也就是當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸在客戶(hù)端無(wú)法及時(shí)結(jié)束時(shí)，客戶(hù)端就會(huì)陷入無(wú)限等待中。 以下是常用的兩種較為有效的解決辦法： （ 1）客戶(hù)端可以在服務(wù)端傳輸數(shù)據(jù)之前就被告訴所傳數(shù)據(jù)塊的大小。這樣，數(shù)據(jù)的大小就在客戶(hù)端每接收一個(gè)子數(shù)據(jù)塊是進(jìn)行累加，當(dāng)數(shù)據(jù)塊大小累加到和預(yù)先知道的一致時(shí)，就會(huì)知道這個(gè)數(shù)據(jù)塊已經(jīng)傳輸完 畢。 （ 2）按照慣例仍在等待的客戶(hù)端在最后一個(gè)由服務(wù)端傳輸?shù)淖訑?shù)據(jù)塊傳輸之后就會(huì)得到來(lái)自下一個(gè)子數(shù)據(jù)塊的請(qǐng)求，在收到請(qǐng)求之后便發(fā)送一段文本，即約定信號(hào)，如：AtEndOfFile?？蛻?hù)端斷開(kāi)連接是在知道數(shù)據(jù)塊傳輸結(jié)束之后，即收到約定信號(hào)之后。 但采用第二種方法，就可能出現(xiàn)某一段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊和這個(gè)約定信號(hào)是一樣的，或者具有相同的二進(jìn)制編碼的現(xiàn)象，這就是第二種方案的致命缺點(diǎn)。如果出現(xiàn)這種情況，那么當(dāng)這種消息數(shù)據(jù)塊被客戶(hù)端接收后，就會(huì)被客戶(hù)端認(rèn)為本次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊已經(jīng)結(jié)束，從而中斷連接，這樣就會(huì)造成本次接收的約定信 號(hào)以及后面仍在傳輸?shù)淖訑?shù)據(jù)塊無(wú)法被正常接收，這就和制定這種方案的初衷不符，最終導(dǎo)致該數(shù)據(jù)塊傳輸失敗或不完整。但是這種情況發(fā)生是有條件的： ①和約定信號(hào)一樣的子數(shù)據(jù)塊存在該次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊中； ②約定信號(hào)正好被服務(wù)器端以一個(gè)完成的字?jǐn)?shù)據(jù)塊發(fā)送出來(lái)。 因此，一般都選擇第一種方案，第二種方案在真正的程序開(kāi)發(fā)中能不用就盡量不用。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下： 第一步：當(dāng)令牌由機(jī)器上家傳到本機(jī)的過(guò)程中，客戶(hù)端 A 一直在等待，在傳輸結(jié)束后就會(huì)掌握收發(fā)數(shù)據(jù)的權(quán)利，如圖 所示： 圖 第一步示意圖 第二步：數(shù)據(jù)再由客戶(hù)端 A 發(fā) 送到令牌環(huán)上，服務(wù)端 C 對(duì)發(fā)向它的幀進(jìn)行復(fù)制，武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 26 之后該數(shù)據(jù)將繼續(xù)在令牌環(huán)上傳輸，如圖 所示： 圖 第二步示意圖 第三步：當(dāng)由客戶(hù)端 A 所發(fā)送的數(shù)據(jù)再次回到客戶(hù)端 A 時(shí)，權(quán)限就會(huì)從令牌環(huán)上被取消，而不是繼續(xù)在令牌環(huán)上轉(zhuǎn)發(fā)，如圖 所示： 圖 第三步示意圖 第四步（ A）：當(dāng)最后一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)被服務(wù)器端接收時(shí)，令牌就產(chǎn)生了，同時(shí)它會(huì)經(jīng)過(guò)令牌環(huán)經(jīng)過(guò)機(jī)器下家，之后，數(shù)據(jù)尾部的相應(yīng)字節(jié)就會(huì)被服務(wù)器端處理。 第四步（ B）：當(dāng)最后一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)被服務(wù)器端收發(fā)完畢之后，令牌就會(huì)被傳送給機(jī)器下家，也就是常說(shuō)的 早期釋放。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 27 圖 第四步示意圖 第四步中的兩種方式任選其一就可以。就像前面說(shuō)的，正常釋放令牌就選擇第四步（ A），如要早期釋放令牌就選擇第四步（ B）。另外，還有一點(diǎn)值得注意的事，當(dāng)某個(gè)客戶(hù)端不需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，令牌就僅僅經(jīng)過(guò)該客戶(hù)端穿向機(jī)器下家。 具體算法的設(shè)計(jì)： 以下是經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析之后的通訊協(xié)議代碼： const DefaultPort=5643。//服務(wù)端缺省偵聽(tīng)端口 KEY_CLT:Array[1..4] of string = //從客戶(hù)端發(fā)出以下令牌 (39。AskForFilesName39。,//請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊名 39。AskForFilesLength39。,//請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度 39。AskForFileData39。,//請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)塊 39。WanttoDisconnect39。)。//數(shù)據(jù)發(fā)送完成，告知服務(wù)端連接 可以關(guān)閉了 KEY_SRV:Array[1..2] of string = //從服務(wù)端發(fā)出以下令牌 (39。Return139。,//后面跟隨的是所有數(shù)據(jù)塊名，數(shù)據(jù)塊名之間 用 FilesNameSepstr 分解 39。Return239。)。//后面跟隨的是所有數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)塊長(zhǎng) 度之間用 FileLengthSepstr 分隔 FilesNameSepstr=39。|39。 FilesLengthSepstr=39。,39。 依據(jù)以上定義，客戶(hù)端與服務(wù)端的交互過(guò)程定義如下： （ 1）服務(wù)器端在 DefaultPort 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)； （ 2）客戶(hù)端向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求，并搭建客戶(hù)端線(xiàn)程 ClientThread；客戶(hù)端線(xiàn)程發(fā)送“ AskForFilesName”請(qǐng)求；服務(wù)器端收到來(lái)自客戶(hù)端的請(qǐng)求，搭建服務(wù)器端線(xiàn)程武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 28 ServerThread；服務(wù)器端線(xiàn)程收到請(qǐng)求，發(fā)送“ Return1” +數(shù)據(jù)塊名 1+“ |” +?? +數(shù)據(jù)塊 n； （ 3）客戶(hù)端線(xiàn)程 收到回應(yīng)，發(fā)送“ AskForFileLength”請(qǐng)求。服務(wù)器端收到請(qǐng)求，發(fā)送“ Return2” +數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度 1+“，” +?? +數(shù)據(jù)塊 n。 （ 4）客戶(hù)端線(xiàn)程收到回應(yīng)，發(fā)送“ AskForFilesData”。服務(wù)器端線(xiàn)程收到請(qǐng)求，發(fā)送第 1 個(gè)數(shù)據(jù)塊。 （ 5）客戶(hù)端線(xiàn)程收到回應(yīng)，第二次發(fā)送“ AskForFilesData”。服務(wù)器端收到請(qǐng)求，發(fā)送第 2 個(gè)數(shù)據(jù)塊。 ............ （ n）客戶(hù)端線(xiàn)程發(fā)現(xiàn)全部數(shù)據(jù)塊已經(jīng)接收完畢，就發(fā)送“ WanttoDisconnect”，并結(jié)束線(xiàn)程。服務(wù)器端線(xiàn)程收到請(qǐng) 求，關(guān)閉該連接，結(jié)束線(xiàn)程。 這樣，就完成了一次數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程。 服務(wù)策略的構(gòu)造 教師機(jī)和學(xué)生機(jī)是本次多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件系統(tǒng)的主要組成部分。其中，教師機(jī)就是 C/S 模式中的 Server 端，學(xué)生機(jī)就是 Client 端。在具體實(shí)現(xiàn)上，教師機(jī)對(duì)學(xué)生機(jī)有絕對(duì)地控制權(quán)限，可以通過(guò)高級(jí)權(quán)限命令來(lái)管理學(xué)生機(jī)；而學(xué)生機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)給教師機(jī)發(fā)送請(qǐng)求，雙方才能進(jìn)行溝通和交流。這就是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的意義所在。具體工作原理如圖 所示： 圖 客戶(hù) 端 /服 務(wù)端工作原理 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 29 評(píng)估該類(lèi)軟件對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的處理能力有很多標(biāo)志，如：用什么方法 保證雙方通信、多方對(duì)多方通信、單方對(duì)多方通信，這也是該類(lèi)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)；用什么方法在僅有的局域網(wǎng)條件下，完成 Client 與 Server 的通信。 在對(duì)于“基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體信息傳輸”方面進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究之后，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用了“ IP 多點(diǎn)發(fā)送 [22]”方法來(lái)處理這一問(wèn)題。 “ IP 多點(diǎn)發(fā)送是 IP 的擴(kuò)充，用于支持多點(diǎn)發(fā)送的那部分機(jī)制在 Inter 組管理協(xié)議（ IGMP）中定義，它涉及端系統(tǒng)加入和退出組的機(jī)制，在組成員非正式地構(gòu)成本地多點(diǎn)發(fā)送系統(tǒng)。早在 1994 年就已經(jīng)有一個(gè)通用的多點(diǎn)發(fā)送機(jī)制作為 Inter 標(biāo)準(zhǔn)推廣，它的思想是要定義一個(gè)多點(diǎn)發(fā)送路由協(xié)議，獨(dú)立于基本協(xié)議，該標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為協(xié)議獨(dú)立多點(diǎn)發(fā)送（ PIM）”。 PIM 是為分散在廣域網(wǎng)或者局域網(wǎng)上的組成員而設(shè)計(jì)的。 [23] 下面是 IP 多點(diǎn)發(fā)送服務(wù)的主要特征： （ 1） 任意端系統(tǒng)可以在任何時(shí)間加入多點(diǎn)發(fā)送組，因?yàn)槠渲袥](méi)有領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，其成員的狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的，就是在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件系統(tǒng)中采用 IP 多點(diǎn)發(fā)送的原因，它符合我們所需的特點(diǎn)。為了方便教師機(jī)對(duì)多臺(tái)學(xué)生機(jī)的動(dòng)態(tài)管理，在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室系統(tǒng)中，學(xué)生機(jī)的 IP 地址并非一成不變，而是動(dòng)態(tài)的分配，類(lèi)似于家用客戶(hù)端的 IP 地 址的分配，這樣做還可以?xún)€省 IP 地址，避免固定的 IP 帶來(lái)的不利因素。其原理如圖 所示： 圖 動(dòng)態(tài)加入 IP 多點(diǎn)發(fā)送組原理圖 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)論文 30 （ 2） 多點(diǎn)發(fā)送有一個(gè)對(duì)第一個(gè)特點(diǎn)具有輔助作用且對(duì)學(xué)生機(jī)的動(dòng)態(tài)變化有利的特點(diǎn)，就是其終端可以經(jīng)過(guò)不同的物理網(wǎng)絡(luò)被分配到不同的地方。其原理如圖 所示： 圖 幾個(gè)多點(diǎn)發(fā)送組終端的原理圖 （ 3） 終端就像基于基于 IP 的音頻、視頻分布一樣，可以從不同組的多點(diǎn)發(fā)送出去，也就是可以同時(shí)從屬于多個(gè)多點(diǎn)發(fā)送組，非常適用于實(shí)時(shí)多媒體網(wǎng)絡(luò)的傳輸。這樣，多媒體網(wǎng)絡(luò)教室系統(tǒng)中的教師機(jī) 與學(xué)生機(jī)之間的一對(duì)多的音視頻教學(xué)傳輸、學(xué)生機(jī)之間的一對(duì)多和多對(duì)多的討論組形式的問(wèn)題就得到了很到的解答。這就是說(shuō)，在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室系統(tǒng)中，教師機(jī)與學(xué)生機(jī)之間、學(xué)生機(jī)與學(xué)生機(jī)之間形成的討論組以及教師機(jī)通過(guò)廣播形式對(duì)學(xué)生機(jī)進(jìn)行的廣播教學(xué)和遠(yuǎn)程管理輔導(dǎo)等都可以通過(guò)這種方式進(jìn)行。其