电子教室系统在跨网络跨计算机实验室环境下集控应用的技术实现

沈艺敏

摘   要：为解决大班教学、实训或大型技能培训场景中，多间计算机实验室使用电子教室系统集控授课的技术实现问题，本文以使用最广泛的极域电子教室系统为例，在捕获分析电子教室通信数据机制的基础上，经反复测试和应用实践，提出一套行之有效、普适性强的跨网段、跨实验室电子教室集控教学技术解决方案。

关键词：电子教室  跨网段  组播路由

中图分类号：G434                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（c）-0218-02

在计算机类实验实训教学中，具有“广播教学”、“多屏互动”、“文件分发”、“在线研讨”等多种教学功能的电子教室软件，已成为不可或缺的计算机实验教学手段。受限于单一实验室的计算机数，在大班教学、实训或集中培训场景中，授课教师需要使用教师端的电子教室软件同时控制多间实验室的学生端计算机进行教学，满足对计算机数量、座位数的刚性需求。

在规范的校园网环境下，为使不同的计算机实验室独立运行、互不干扰，各实验室往往分配在不同的VLAN和IP网段内，各实验室之间为网络隔离状态，电子教室教师端只能与同一实验室内的学生端计算机交互。因计算机座数不足，需要多间实验室集控教学时，管理员一般采用在多间实验室间临时敷设网络线路，修改计算机IP地址，将多间计算机实验室终端连接到同一网段的方法。该方法人工消耗大，实施和恢复过程中繁琐往复效率低，且在实验室间物理距离超过百米或临时布线难度大时，几无可操作性。

为解决电子教室软件跨网段、跨计算机实验室集群使用的技术问题，本文以极域电子教室系统为例，在对该系统网络通信数据捕获分析的基础上，使用组播路由技术及一系列配套技术方法，实现电子教室软件跨网络、跨实验室的集控教学应用。

1  极域电子教室软件的组播通信机制分析

使用Omnipeek捕获极域电子教室软件通信过程，可分析出该电子教室软件在教师端、学生端交互过程中，均采用组播协议进行通信。

（1）软件启动时发送IGMP消息加入组播组。

（2）教师端使用组播地址224.50.50.42发现学生端，学生端使用组播地址225.2.2.111加入教师端群组。

（3）教师端使用组播地址225.2.2.11控制学生端，发送数据，实现广播投屏教学演示。

由此得出，解决跨网段、跨实验室使用极域电子教室软件的技术关键，在于实现组播路由互通。

2  集控数学应用

利用楼层或汇聚三层交换机的组播路由功能，实现极域电子教室跨网段、跨实验室的集控教学应用。

在连接各实验室的楼层交换机或汇聚交换机上，配置组播路由转发，是实现极域电子教室跨网段、跨实验室集控应用的最便捷方法，但依赖于交换机功能和性能条件，受限于校园网部署模式和实验室分布情况，仅在满足以下网络条件时可用。

（1）各计算机实验室网关配置在楼层或汇聚交换机上，实验室内未设置网关服务器或交换机。

（2）楼层或汇聚交换机为支持组播路由技术的三层交换机。

（3）一般情况下，需集控使用电子教室软件的实验室应分布在同一楼宇内，网络逻辑上连接至同一楼层或汇聚交换机，避免跨区域的多跳组播路由转发。

滿足以上条件时，在楼层或汇聚三层交换机上按需开启组播路由，即可实现极域电子教室的跨网段、跨实验室集控使用。以思科交换机为例，设VLAN10为实验室1，VLAN11为实验室2，VLAN12为实验室3，3间实验室需在同1个电子教室教师端下集控使用，配置命令如下。

3750（config）#interface vlan 10 - 12

3750（config-if）#ip pim dense-mode

或

3750（config-if）#ip pim sparse-mode

3  实现技术步骤

使用Intel网卡PROSet高级服务器网络驱动和windows server的组播路由功能，实现极域电子教室跨网段、跨实验室集控应用，具体实现技术步骤如下。

（1）固定安置一台2008 R2或更高版本的Windows server操作系统的服务器或PC，配置至少一块支持Intel PROSet高级网络驱动的网卡（如Intel 82574千兆网卡），连接至实验室所在楼层或楼宇交换机的trunk模式接口。

（2）安装Intel网卡PROSet高级服务器网络驱动程序，在网卡高级配置中，添加需集控的各实验室所在VLAN ID，系统将在控制面板的网络连接页面，生成与各VLAN ID对应的虚拟网卡。

（3）为生成的各VLAN ID对应虚拟网卡配置相应网段IP地址。

（4）开启系统的“路由和远程访问”功能。

（5）在服务器管理器中，依次展开“角色”→“网络策略和访问服务”→“路由和远程访问”→“IPV4”，在IPV4下的“常规”选项卡上点击右键菜单的“新增路由协议”一项，选择添加“IGMP”，开启组播路由功能。

（6）在上一步操作界面上，右击“IGMP”，选择“新增接口”，将需要跨网段集控使用的VLAN ID对应虚拟网卡逐次添加，设置为IGMP路由器模式。

至此，相应计算机实验室已可集控在同一电子教室软件教师端中教学使用。该实现技术的网络拓扑结构如图1所示。

4  跨网段、跨实验室集控使用电子教室软件的实现技术总结

电子教室软件由广播通信机制向组播通信机制的升级，不仅实现了性能的大幅提升，避免了无谓的网络数据泛滥损耗，同时为电子教室应用跨网段、跨实验室集控教学奠定了可行性基础。

前述两种实现技术方法相比较，使用windows server架设组播路由的方式几乎不存在限制性条件，构建更灵活，普适性更强，从校园网整体规划的高度看，能将组播流量最小化控制在所需传输范围内，有效避免组播流量扩散冲突，管理操作也更适合实验室管理员独立掌控，是本文推荐使用的最佳实现技术方法。

参考文献

[1] 丁小勇.极域多媒体电子教室软件与DOS批处理文件管理学生机的探究[J].花炮科技与市场，2018（4）：157.

[2] 吴昕妍.计算机教学中极域多媒体电子教室的应用研究[J].淮南职业技术学院学报，2018，18（6）：82-83.