【正文】 理1. Windows Socket API接口技術(shù)本P2P系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)是以Socket為核心的。這樣就解決了系統(tǒng)共享機制中可能發(fā)生的信息“串?dāng)_”問題。TCP和UDP是用端口號來識別應(yīng)用程序的。對于接收方，UDP模塊將接收進來的數(shù)據(jù)報的目的端口號，對這個數(shù)據(jù)報進行分配和分類，分發(fā)給相應(yīng)的應(yīng)用程序去處理。UDP數(shù)據(jù)報中用戶數(shù)據(jù)的最大長度的默認(rèn)植為8192字節(jié)。進程的每個輸出操作都正好產(chǎn)生一個UDP數(shù)據(jù)報，并組裝成一份待發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報。 基于UDP的連接特性1. UDP數(shù)據(jù)報格式：UDP的報頭比較簡單，一共有四個域：源端口號、目的端口號、報文長度和校驗和。當(dāng)一端關(guān)閉時，另一個方向的數(shù)據(jù)流仍會繼續(xù)。TCP是可靠的、面向面向連接的協(xié)議，它提供可靠的字節(jié)流（stream）服務(wù)，即TCP在進行數(shù)據(jù)傳輸之前必須先進行連接，連接雙方先進行握手，確認(rèn)雙方已經(jīng)建立了TCP連接，才開始進行數(shù)據(jù)傳輸。TCP報頭中包含16位的源端口和目的端口號，32位的序列號和32位的確認(rèn)號。由于TCP和UDP協(xié)議及相關(guān)技術(shù)在本系統(tǒng)中的重要性，下面給予簡述。 通信協(xié)議層次模型P2P模式的通信協(xié)議基于TCP/IP體系而實現(xiàn)，它管理著所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收以及在整個Internet上的傳輸，具有十分重要的作用。目前，P2P 通信模式并沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)， 因此，P2P 通信的實現(xiàn)就必須遵從Internet 的通信協(xié)議。這并不是說中間服務(wù)器不起作用，而是它的作用在用戶通信的過程中被“弱化”了。因此，中間服務(wù)器實際上一直維持著系統(tǒng)的正常運行，不斷地“監(jiān)控”著用戶的狀態(tài)并及時響應(yīng)用戶的登錄、連接、通信、退出等請求。但事實上，中間服務(wù)器作為一個通信橋梁，自始至終都參與了這兩種模式的運作。如下圖所示：基于P2P 技術(shù)模式的民辦高校遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及在線課堂軟件的研究與實現(xiàn)23 有序狀態(tài)一對多模式示意圖以上兩種應(yīng)用模式，在本系統(tǒng)中都以P2P 通信模式來實現(xiàn)。這時學(xué)生節(jié)點與教師節(jié)點具有相同的地位，如下圖所示： 無序狀態(tài)一對一模式示意圖2．“一對多”關(guān)系模式：在有序狀態(tài)下，由于教師必須控制課堂的次序，并將講課內(nèi)容同時傳授給每一位登錄的學(xué)員，而此時學(xué)員如果沒有獲得教師許可，就不具有發(fā)言權(quán)。由此，從通信方式來看，在線課堂中存在兩種關(guān)系模式： “一對一”關(guān)系和“一對多”關(guān)系。在開始正式上課前或結(jié)束正式上課后，在線課堂處于無序狀態(tài)，這時登錄到在線課堂的使用者可以任意交流，不受限制。通信節(jié)點關(guān)系模式是從通信技術(shù)的角度，由在線課堂的教學(xué)狀態(tài)來確定的。5．開發(fā)技術(shù)：開發(fā)技術(shù)涵蓋較廣，主要有MFC 技術(shù)、 Windows Sockets 技術(shù)、TCP/IP 協(xié)議技術(shù)、多媒體技術(shù)、ActiveX 技術(shù)等。3．客戶機平臺：客戶端軟件運行在目前普及的Windows 環(huán)境下，由于需要系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)和高級界面的支持，因此Windows 的版本必需為97 以上（建議為98），并且必須安裝了Internet （或以上版本）。系統(tǒng)教學(xué)服務(wù)器支持Windows 系列服務(wù)器。Web 服務(wù)器選用同Linux 捆綁的apache 作為基本配置，并使用php 作為Web 開發(fā)工具。 系統(tǒng)技術(shù)環(huán)境1．服務(wù)器平臺：本系統(tǒng)中心服務(wù)器使用基于Linux 的低檔PC 服務(wù)器作為基本配置。私下交流指兩個使用者之間的秘密交流。在課堂上的交流分為公共交流和私下交流。在線課堂由教學(xué)服務(wù)器在課堂開始的時間啟動，隨后，教師和學(xué)生可以陸續(xù)連接到該服務(wù)器。其中以“在線課堂”為核心功能。2. 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)包含兩個兩方面的成果：遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和在線課堂的實現(xiàn)。在第一步中，通過客戶購買客戶端軟件的方式獲得合法身份，從而獲得P2P 客戶端軟件的一個合法拷貝，并通過這個客戶端軟件（教師購買“授課工具” ，學(xué)生購買“聽課工具”）與服務(wù)器建立連接，獲得身份驗證；第二步，教師與學(xué)生“甩開”服務(wù)器直接建立P2P 連接。由此，將上面示意圖中的中心環(huán)節(jié)“提取” 出來，按信息流的傳遞來建立P2P模式系統(tǒng)，則可以得到下面兩個過程中的P2P 模式示意圖。這里，我們從P2P 數(shù)據(jù)流的角度，把信息分為兩大類：系統(tǒng)信息和客戶信息。這些功能子系統(tǒng)在“軟件結(jié)構(gòu)策略分析”一節(jié)中已經(jīng)進行了策略論述，其具體功能將在以后的章節(jié)中詳細(xì)論述。因此，在底層通信技術(shù)的實現(xiàn)方面，本課題注重從“通信”的角度來敘述，而在功能描述方面，則以“功能”的角度來敘述，這將在下兩章里分別闡述。另外，整個遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中，諸如學(xué)生注冊、學(xué)籍管理、BBS、圖書查閱、個人專區(qū)等功能，并不具有強烈的交互性和實時性，因此利用Web 技術(shù)構(gòu)建門戶網(wǎng)站以實現(xiàn)這些“靜態(tài)”的功能顯然是更明智的選擇。P2P模式由于弱化甚至取消了服務(wù)器的作用，一方面降低了服務(wù)器的工作壓力和投資成本，另一方面也降低了數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的延時性，因此在互動性、實時性、數(shù)據(jù)成本控制、數(shù)據(jù)更新等方面優(yōu)于C/S 模式。P2P 技術(shù)的特征之一就是弱化了服務(wù)器的作用，甚至取消服務(wù)器，任意兩臺PC互為服務(wù)器，同時又是客戶機。而在對稱協(xié)議中，每一方都有可能扮演主從角色。協(xié)議可能是對稱的或是非對稱的。 C/S 模式隱含了通訊時的非對稱性。4) 其他需考慮的有如何設(shè)置中心服務(wù)器，如何控制網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等。2) 在應(yīng)用層面上，如果兩個Peer 分別代表兩家不同的公司，而且它們已通過互聯(lián)網(wǎng)建立連接，那么一方的信息就必須為另一方所識別。1) 在通信基礎(chǔ)方面，P2P 必須提供在現(xiàn)有硬件邏輯和底層通信協(xié)議上的端到端定位（尋址）和握手技術(shù)，建立穩(wěn)定的連接。由于P2P 技術(shù)方案不同于S/C 方式的特性，可以在許多方面彌補S/C 方式的不足，P2P 產(chǎn)品將建立互聯(lián)網(wǎng)上的一種新的應(yīng)用模式，這時用戶不僅在PC 裝有瀏覽器，而且還有數(shù)種P2P 軟件來實現(xiàn)新的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。應(yīng)用P2P 技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品正在迅速開辟出一塊新的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場。4. P2P 軟件的應(yīng)用前景P2P 作為一項技術(shù)已經(jīng)被運用于很多方面。另一類模式是基于“中心文件目錄/分布式文件系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)，中間服務(wù)器起的作用是讓兩臺電腦進行“握手”，然后P2P 客戶軟件通過雙方都可識別的“握手協(xié)議”建立完全開放的可共享文件目錄，直接進行信息交換和共享。一種是完全P2P 的，即網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點兩兩互連，沒有“中間服務(wù)器”的概念。這種運用將帶來以下改變:首先，客戶不再需要將文件上傳到服務(wù)器，而只需要使用P2P 與其他計算機進行共享,提高了數(shù)據(jù)傳送的實時性；其次，使用P2P 技術(shù)的計算機不需要固定的IP 地址和永久的Internet 連接，這使得占有極大比例的撥號上網(wǎng)用戶也可以享受P2P 帶來的變革。對于一臺與服務(wù)器聯(lián)機并接受服務(wù)的PC 機來說，這臺PC 機就是客戶機，其性能相對弱小。每個人可以直接連接到其他用戶的計算機，并進行文件的交換，而不需要連接到服務(wù)器上再進行瀏覽與下載。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)，因此從基礎(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。 P2P 技術(shù)模式原理基于P2P 技術(shù)模式的民辦高校遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及在線課堂軟件的研究與實現(xiàn)131. P2P 技術(shù)思想P2P 即Peer to Peer，稱為對等連接或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，P2P 技術(shù)主要指由硬件形成連接后的信息控制技術(shù)，其代表形式是軟件。 技術(shù)路線與方案通過前面的幾個章節(jié)的分析，已經(jīng)明確了要使用P2P 技術(shù)模式來構(gòu)建本系統(tǒng)的思想。系統(tǒng)設(shè)置、維護功能：它負(fù)責(zé)系統(tǒng)的日常維護，參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。信息查詢功能：學(xué)生、教師、管理人員以及一般的瀏覽者均可通過Internet，在相應(yīng)的權(quán)限范圍內(nèi)，瀏覽相應(yīng)的信息。數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析功能：將各個教學(xué)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)收集起來，定期整理、統(tǒng)計。專業(yè)、課程的管理：包括專業(yè)及專業(yè)課程的設(shè)置、管理，培養(yǎng)計劃的制定和調(diào)整。同時，它以學(xué)生為中心，具體功能有：學(xué)生注冊：接受用戶的注冊，保留學(xué)生的檔案信息，包括學(xué)生每次測試的成績，修得學(xué)分，已修課目等教學(xué)過程中動態(tài)生成的信息。7．網(wǎng)絡(luò)課件寫作系統(tǒng)：開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課件寫作系統(tǒng)的主要目的是為了方便不具有專業(yè)編程經(jīng)驗的各站點教師編制網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件。5．自動答疑系統(tǒng)：自動答疑是一個適應(yīng)性的知識庫系統(tǒng)，提供在線答疑功能，學(xué)生登錄到答疑室，便可以將問題發(fā)送到答疑室的公共白板上，主持教師或其他學(xué)生可對學(xué)生作出適應(yīng)解答，并將解答發(fā)送到公共白板上。它由兩部分組成：CAI 軟件庫和學(xué)習(xí)資源庫。同時還為教師提供創(chuàng)建課件樹狀目錄索引的工具。這樣教師可以定位在同一個環(huán)境中的所有學(xué)生端的瀏覽器，從而指導(dǎo)學(xué)生在Internet 中瀏覽學(xué)習(xí)資源。同步瀏覽機制：在交流過程中，能夠提供同步瀏覽的機制。也可以是一個學(xué)生與同環(huán)境中的另一個學(xué)生之間進行私人交談。傳統(tǒng)文本交談：包括私人交談和共眾交談兩種方式。視頻交互：為了增加師生教學(xué)過程的生動性，教師可以任意選擇特定的學(xué)生端視頻，也可以同時看到多個學(xué)生端的視頻圖象。語音交互：語音數(shù)據(jù)廣播到同一交流環(huán)境中的其他學(xué)生端。軟件白板：是一個為在Internet 環(huán)境進行教學(xué)的教師和學(xué)生提供文本以及圖形共享的區(qū)域?；赑2P 技術(shù)模式的民辦高校遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及在線課堂軟件的研究與實現(xiàn)113．師生交互工具：提供包括圖形、語音、視頻等多媒體支持。支持同一頁面中的多窗口顯示不同教室的廣播視頻：利用SMIL，可以在同一個瀏覽器窗口中顯示多個視頻廣播流。用戶可以在這些教室中進行切換，觀看不同授課實況。因此，它是實時和同步的。流媒體課件制作工具：提供教師一個有效的制作工具，將已經(jīng)數(shù)字化的視頻數(shù)據(jù)和他所使用的講稿利用SMIL 語言關(guān)聯(lián)起來，以便客戶端點播時的同步播放。視頻和授課講稿的同步播放：當(dāng)用戶在客戶端點播相應(yīng)的課程時，教師的授課視頻將和講稿同步播放。具體功能如下所示：基于WEB：客戶端只需要一個WEB 瀏覽器和支持流媒體播放的插件，訪問授課的站點，點擊點播鏈接即可。2．多媒體授課系統(tǒng)：基于流式媒體媒體授課學(xué)習(xí)系統(tǒng)從功能上可以分成兩個部分：一個是課件點播系統(tǒng)，一個是同步廣播授課系統(tǒng)。④ 協(xié)作式的問題解決提出一個綜合性的問題，指出解決問題的若干工作和任務(wù)、資源地址，設(shè)置一個解決任務(wù)的郵件列表，將協(xié)作小組的成員的工作成果定期發(fā)布到每個小組成員。② 教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)航的適應(yīng)當(dāng)適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知模型而組成適合學(xué)生特征的超媒體課件，則課件與支持學(xué)生學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成一個超媒體的學(xué)習(xí)空間，這了使學(xué)生更好地在這個優(yōu)化的學(xué)習(xí)空間中學(xué)習(xí)，系統(tǒng)將提供多種適應(yīng)性導(dǎo)航策略。它的主要功能有：① 教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)適應(yīng)根據(jù)不同學(xué)生的認(rèn)知能力、知識掌握情況、學(xué)習(xí)進度等，提供最適合學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。 軟件結(jié)構(gòu)策略分析本課題著重以“純軟件”的形式來構(gòu)建在線課堂，因此本節(jié)著重分析系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)(僅從教學(xué)支持系統(tǒng)方面來探討)。雙向交互式同步教學(xué)模塊：一個基于高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)雙向可視會話系統(tǒng)，它可以將演播教室中教師的講解情況實時傳送到遠(yuǎn)程多媒體教室。網(wǎng)絡(luò)管理與計費模塊：網(wǎng)絡(luò)管理主要對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控、運行性能的監(jiān)測、故障的預(yù)警和診斷等等；計費模塊主要是記錄網(wǎng)絡(luò)使用者的資費信息，以控制網(wǎng)絡(luò)資源的有償使用。交換模塊：整個網(wǎng)絡(luò)連接與傳輸?shù)暮诵?，主要的設(shè)備有主干交換機、分支集線器和連接各模塊的網(wǎng)絡(luò)電纜，由它們組成整個骨干網(wǎng)絡(luò)。接入模塊：主要功能是讓學(xué)生和教師能夠以多種方式訪問網(wǎng)絡(luò)資源，從而達到教學(xué)或?qū)W習(xí)的目的。 系統(tǒng)策略分析 硬件結(jié)構(gòu)策略分析支撐網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)就是一個實際的計算機網(wǎng)絡(luò)，是一個網(wǎng)絡(luò)中心。當(dāng)系統(tǒng)配備了多臺服務(wù)器同時提供在線課堂的服務(wù)時，主控進程能夠根據(jù)各臺服務(wù)器的負(fù)載情況來分派在線課堂進程；考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性。4．從技術(shù)角度：1) 網(wǎng)站采用B/S 結(jié)構(gòu)，而在線課堂采用P2P 技術(shù)，使用戶直接交流，而不必通過中間服務(wù)器，從而提高通信速度；2) 中心服務(wù)器端具有良好的可擴展性。2．從教授者角度：1) 對教案的實時制作與修改；2) 對課堂秩序的控制；3) 對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)的掌握；4) 對個別學(xué)習(xí)者的輔導(dǎo)。下面從不同角度進行闡述。 系統(tǒng)目標(biāo)的設(shè)計思想鑒于遠(yuǎn)程教學(xué)的如上特點，再結(jié)合本文在緒論中已對現(xiàn)有的遠(yuǎn)程教學(xué)模式所做的分析，在此提出系統(tǒng)的設(shè)計思想。 利用Internet 進行遠(yuǎn)距離教學(xué)所必備的基本特點與傳統(tǒng)教育模式相比，利用Internet 來進行遠(yuǎn)程教學(xué)，必須具備如下特點，這些特點也構(gòu)成了遠(yuǎn)程教學(xué)的優(yōu)勢：1) 師生交流的實時性與互動性：網(wǎng)絡(luò)“在線課堂”的建立要實現(xiàn)教師與學(xué)生之間交流的隨意性、平等性，打破了教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的相對孤立狀態(tài)；2) 學(xué)習(xí)的異步性：每個學(xué)員都可以根據(jù)自己的實際情況來確定學(xué)習(xí)時間、內(nèi)容和進度，隨時在網(wǎng)上下載相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容或向老師和同學(xué)請教；3) 學(xué)習(xí)信息的廣泛性：網(wǎng)絡(luò)必須同多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)虛擬圖書館、虛擬實驗室、虛擬課堂等，為學(xué)生提供多層次、全方位的學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生由被動式學(xué)習(xí)向主動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變；4) 評價的及時性：通過網(wǎng)絡(luò)上的電子題庫和自動評價系統(tǒng)，使學(xué)生及時得到有關(guān)自己學(xué)習(xí)過程的反饋及有針對性的診斷，能夠及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)。本文課題作為一個商業(yè)產(chǎn)品，其目標(biāo)的建立必須牢牢把握市場動態(tài)與現(xiàn)實需求，并不斷深化對整個系統(tǒng)的完整的認(rèn)識。本文就將在對這些問題的研究和解決的過程中，構(gòu)建一個相對完善的P2P 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，并嘗試開發(fā)一個二次開發(fā)平臺，以使其他的P2P 應(yīng)用程序的開發(fā)者可以較為容易地開發(fā)出自己的P2P 產(chǎn)品。在這種學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，如何更好地把握未來遠(yuǎn)程教學(xué)的發(fā)展發(fā)向，如何突破現(xiàn)有技術(shù)模式的限制，如何利用實時交互及多媒