基于P2P技术远程辅助教学软件设计与实现

文/陈红艳

基于P2P技术远程辅助教学软件设计与实现

文/陈红艳

P2P技术实际上是一种对等的计算机网络技术，这种网络技术是在对等的网络关系之间集中分配任务和工作负荷，在分布式的应用架构里，使用等量计算模型，合理运用应用层面的组合网络或者网络形式，均匀的将对等的网络者和网络伙伴实现点对点的传播。网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其它对等节点（Peer）直接访问而无需经过中间实体。

P2P技术 远程辅助 教学软件 设计 实现

简单地说，传统的多媒体远程教学系统，其教学资源大多数存放在学校的中心服务器，这种中心服务器通过分散的学习资源整合，可以提供附近多元化资源下载服务，具有优越性能的远程教学系统。这种远程教学系统实际上是一种点对点的教学模式，基于P2P的教学模式和教学技术，在引入多媒体网络教学的过程中，一定会对于多媒体的远程教学提供优化和便捷的教学服务。一般来说，混合型的P2P模型，在实现视频点播和文件共享功能的作用方面非常明显。

1 对等网络P2P的定义

1.1 常规的对等网络连接P2P定义

所谓对等网络也叫对等式的连接，这种新型的通信模式和联机模式，因为每个参与者具有同等的参与模式就可以在通信绘画的过程中，与多媒体远程教学模式中实现文件共享和视频点播，所有的对等连接模式在建设初期都会采用视频点播系统，而视频点播系统和文件共享的功能是同步实现的。B/S模式对于服务器的性能依赖非常强，因此，当很多对等的用户同时访问主服务器时，现有的多媒体网络性能可能会因为塞车现象，影响对等使用者的连接。因此，目前经常采用混合P2P形式来进行多元化的连接节点设置。

在P2P网络环境中，彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位，各台计算机有相同的功能，无主从之分，一台计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站，整个网络一般来说不依赖专用的集中服务器，也没有专用的工作站。网络中的每一台计算机既能充当网络服务的请求者，又对其它计算机的请求做出响应，提供资源、服务和内容。通常这些资源和服务包括：信息的共享和交换、计算资源（如CPU计算能力共享）、存储共享（如缓存和磁盘空间的使用）、网络共享、打印机共享等。

1.2 混合式的P2P多远机连接模式

P2P起源于最初的联网通信方式，如在建筑物内PC通过局域网互联，不同建筑物间通过Modem远程拨号互联。其中建立在TCP/IP协议之上的通信模式构成了今日互联网的基础，所以从基础技术角度看，P2P不是新技术，而是新的应用技术模式。传统的多媒体远程教学系统中，教学资源大多存放在中心服务器上，各分散学习点需要从服务器下载资源，服务器的性能及网络带宽将直接影响教学活动。

P2P依据中央化的程度可以，分为纯P2P和杂项P2P两种模式，将这二者联合之后就变成了混合的P2P模式，在不同的节点与客户端连接的过程中，中心服务器保存节点的方式往往通过信息主动发送请求，发送请求的节点同时负责对于信息的连接原始的服务器保存文件，并且采用混合P2P的杂项特点，使用流媒体服务器与不同的对等节点连接，采用多个节点的流媒体服务器和多个节点的对等节点之间连接成一个共同的混合式P2P网络，而这个网络只有一个典型的优点，就是可以混合的使用信息资源的共享模式。

2 典型的信息功能和信息模块系统设计

2.1 系统功能的设计和实现方案

在系统功能的设计方面，比较常用的是使用客户端的功能，将服务器端和客户端的设计相统一，客户端的功能包括用户注册与登录功能、常用的留言板服务功能，客户端是为客户提供便捷的服务期下载，提供资源共享和下载服务并且进行简单视频播放的平台。客户系统功能服务器的后端常常采用系统的资源下载和共享功能，将混合的P2P技术，结合管理会员登录和服务端的各项功能，一般分为6到7个板块来综合操作。

系统服务器端的功能，主题总结为四大部分，分别为用户的注册功能、视频的点播功能、文件夹的共享功能、留言板的服务功能，同时结合流媒体的综合管理功能实现服务，这样的服务器功能相对比较完善，不同的系统模块之间各自独立，但是又可以相互连通，因此对网络安全也起到制衡作用，是远程技术辅助之下的教学软件设计的基本理念。

2.2 教学系统模块的设计基础

实际上在系统模块的设计过程中，最重要的两大功能是文件共享模块和视频点播模块，这两个模块的设计，是结合P2P技术实现网络模型信息资源共享优点的最核心部分，没客户来选择不同的节点，借助混合P2P网络模型信息资源共享的优势作用，可以以更大的基数倍数来扩展网络规模。也就是说在这种后台的承载量之下，客户的节点数量即使越来越多，也能够依托P2P的混合成长模式找到几点所需要的资源基础，资源之间互相塞车的几率不大，网络规模可以在一定区域之内比较庞大。这种混合的P2P连接模式可以解决服务器常见的塞车瓶颈问题，在系统和资源的选择上，仅仅使用主核心服务器，就可以为客户提供综合的资源信息查找服务，为了能够给客户返回资源的存放地址和节点的IP地址进行详尽的命名，设计者应该非常留意在主机名和信息端口的资源下载过程中，将服务器端收集的申请客户信息的记录在重要的住服务器客户端。

也就是说，将信息保存在数据库中，方便调取和共享式混合式P2P模式的核心理念，系统的文件共享和下载功能必须以严格的网络安全机制的限制，通过客户节点方案的方式来实现。科学的客户节点方案通常包括节点的上传方案和节点的下载方案，上传和下载方案是相互连通的，一个闭环结构申请的用户申请成为系统的上传节点。之后有效地设置好自身的IP地址，通过系统的自动搜索就可以将下载的文件信息自动的云数据库中的资源匹配，匹配成功之后的文件信息将会根据一定的文件名保存方式和后缀进行保存，并且在P2P的线路传递过程中快速流通。

2.3 非常重要的P2P远程辅助教学下载方法

基于P2P技术进行远程辅导教学，是在下载过程中向服务器提供的节点申请查询资源ID，由服务器返回的节点信息来判断是否存在请求所需要的信息。如果存在信息内容，则可以通过节点之间的相互连通油系统客户端自动选择返回所有节点中最快速的连接位置。在请求访问指定的资源和系统结构的过程中，主数据服务器的功能是非常重要的。通常在基于P2P技术远程辅助教学软件的设计过程中，下载模式的核心是主数据服务器，同时伴随有2到3个中心服务器通过中心服务器连接客户机A和客户机B查询客户节点信息，并且通过主服务器处理返回客户节点信息，这种方式就是需要的下载，所依托的硬件基础是多台Web数据服务器以存放庞大的数据资源。

现代互联网是以S（Server）/ B（Browser）或S/C（Client）结构的应用模式为主的，这样的应用必须在网络内设置一个服务器，信息通过服务器才可以传递。信息或是先集中上传到服务器保存，然后再分别下载(如网站)，或是信息按服务器上专有规则（软件）处理后才可在网络上传递流动(如邮件)。

如今拥有Napster及ICQ类软件的PC（或操作者）就可以选择同样拥有此类软件的另一PC（或操作者）形成互联（直接连接，不通过服务器），双方共享资源，协同完成某种行动。而拥有同一P2P软件的设备和用户，还可以形成一个为其自己所有的在互联网上的P2P专用网。

2.4 强大的视频点播功能模块设计方法

在教学软件的设计过程中，为了实现有效的教学和对于信息的快速传递，必须要借助于VOD视频点播系统这种交互式的多媒体信息点播系统，其本质是信息使用者，同样通过核心主服务器根据自身的需求主动地获取多媒体的信息。这种信息的连通是基于混合式的P2P技术的视频点播系统通过设计原则和客户与客户端之间的服务器联通来作为资源共享的数据池。也就是说，申请调取视频信息资源的消费者和客户是资源的使用者，同时也可以作为资源的提供者VOD信息技术在多媒体时代迅速发展的今天可以将视频服务提供商和视频服务的使用者进行有效的网络化连通。而基于P2P技术的远程辅助教学软件就是能够通过科学的调取信息有效的管理路径，积极进行对于视频服务系统进行流程化的管理和综合信息的保存。

3 基于P2P技术远程辅助教学软件设计与实现的难点

VOD体系结构构图设置，即整个的P2P远程辅助技术本身是一个非常庞大的网状结构，而实现视频调取和视频服务器连接时有可能因为视频的数据节点绝对值比较庞大，在传送网络的过程中可能因为用户终端和用户机之间的连接产生一定的信息滞后现象，从而影响教学软件的视频播放品质。这一点是基于P2P远程辅助教学技术的一个重要难点，在设计基于混合技术的视频点播功能模块时，要刻意的解决同时克服多客户端同时点播的瓶颈问题，而这个问题最好的克服手段，就是使用视频点播的大是设置为客户节点，要收看流媒体时首先向服务器提出申请，之后经历一个下载和缓冲的过程。同时，对下载和服务缓冲文件的保存在经过系统认证之后科学的分配时间差，尽可能的选择没有为其他客户服务的空闲节点返回给视频的请求者。对于流媒体服务器的快速分配和节点空闲的数据调取必须非常精确的实时分配，如果服务器的负载已经达到饱和，就及时拒绝节点的需求，最后，联系硬件维护工程师，及时解决空间节点不足的问题。

4 结束语

远程教学系统的设计目前在中国已经实现了基于P2P级数的辅助性教学功能，在系统的综合运行性能和大型网络的使用应用过程中，虽然还存在着一个问题，但是目前，教学软件辅助设计的科研机构已经积极致力于解决基于P2P技术远程传播手段的相关研究。在未来，有效基于P2P技术开发远程辅助教学软件，将可以实现文字交流公聊、私聊，支持各个用户之间的群组聊天、单独聊天、支持信息私密保存。在学习和深入研究P2P的过程中可以建设快速的反馈和共享信息，使整个远程教学辅助软件的系统性功能更加完善，极大程度上推进我国的远程及网络教学综合水平的发展。

[1]柳永春.基于P2P的计算机辅助教学系统的设计与实现[D].电子科技大学,2012.

[2]刘虎军.基于XMPP与P2P协议的嵌入式数字机顶盒即时通讯系统的设计与实现[D].山东大学,2012.

[3]叶佳幸.P2P技术在网络教育中的研究与应用[D].上海交通大学,2012.

[4]顾永周.基于P2P的交互式电子白板的设计与开发[D].复旦大学,2011.

作者单位河南鹿邑第一职业中等专业学校 河南省鹿邑县 477200