P2P网络系统实践应用探究

摘  要：运用P2P技术的信息系统往往能够实现信息和服务的共享和管理，具有各个客户端能够相互协作，可以建立互联网络的基层结构等优势。对P2P技术实现信息和服务的共享和管理及其网络的基层结构等优势进行了研究，分析P2P技术的基本原理和特点后，提出了基于P2P技术在网络教学系统中的合理应用方法，设计了一个基于P2P技术的网络教学系统。

关键词：P2P网络;C/S结构;教学系统

中图分类号：TP393.2     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）12-0081-04

Abstract：Information systems using P2P technology can often achieve the sharing and management of information and services，and have the advantages that each client can collaborate with each other and can establish a basic structure of the internet. After studying the advantages of P2P technology to realize the sharing and management of information and services and the basic structure of the network，after analyzing the basic principles and characteristics of P2P technology，this paper proposes a reasonable application method based on P2P technology in network teaching system，and designs a network teaching system based on P2P technology.

Keywords：P2P network;C/S structure;teaching system

0  引  言

目前，隨着计算机技术的飞速发展以及国家对职业院校教育的大力支持，职业院校尤其是高职院校正在尝试开设网络教学课程，因此，根据高职院校自身的需求，建立一个既满足其教学需要又能利用现有的网络硬件设施，实现促进网络教学课程管理、提高教学质量、方便师生交流等的网上教学系统显得十分的必要。特别是新冠疫情以来，利用互联网技术和信息技术实现网络在线教学更成为各高校紧迫面临的课题，受到高校师生的高度关注。为了进一步提升我院信息化教学的水平，适应当前疫情防控长期化的需要，本文探究基于P2P技术平台的高效实时的网络教学平台的实施路径。

1  P2P技术

P2P技术我们其实并不陌生，如今当大家在使用QQ、MSN等实时聊天工具时，均可以体验到P2P技术提供的便捷。高速发展的互联网技术使人们相互之间的沟通和交流显得格外及时和方便，而沟通交流方式的变革成为互联网里程碑的标识。P2P技术已成熟应用于当今的社会活动中，P2P即Peer to Peer，也就是点对点，在互联网中，单个客户端就能称作一个点，例如一台计算机。传统服务器模式的下载方式都是HTTP或者FTP，即用户从服务器上下载，这无疑受到服务器容量、处理能力和网络带宽的影响和限制。当前BT下载就不需要存储整个文件到服务器中了，甚至服务器只需要存储一个BT种子文件，用户可以从其他客户端下载数据，该方式类似于一张错综复杂的网，充分利用互联网资源共享的特点，为服务器去除了繁重的负担，这也就是目前主流的分布式计算。纯P2P模式没有客户端和服务器之分，各台计算机既充当了客户端的角色又充当了服务器的角色，两者节点级别相同，这与传统的C/S模式有着天壤之别。图1为P2P结构和C/S结构对比示意图，充分体现了P2P结构交流的方便性，运用P2P技术的信息系统往往能够实现信息和服务的共享和管理、各个客户端相互协作、可建立互联网络的基层结构等优势。

2  P2P网络优势

与传统中心化结构相比，P2P技术具有以下几个方面优势。

2.1  非中心化

与传统C/S模式不同的是，P2P技术网络中的资源和服务均分散在各个节点上，节点相互之间的传输和服务均不需要通过额外的服务器和其他环节，而是直接进行的，从根本上解决了C/S模式系统受限于服务器承载能力的问题。

2.2  健壮性

P2P技术采用分布式原理，端点之间的交互被分散在不同的节点上，其耐攻击性和系统容错性较强，即使部分网络被攻击破坏时，网络拓扑模式结构会进行自动调整，保证了整体上相关节点的连通性，不会影响到其他网络的正常使用。P2P网络体系是全动态的，能够进一步提高系统自身对网络负载、节点数以及带宽等方面的变化的调整适应能力。

2.3  可扩展性

P2P技术的全分布的体系结构使系统不用担心瓶颈的问题，网络节点地位平等，能够被视为无限扩展。随着系统用户的增加，系统整体资源和服务也同时增加，使得系统始终能够满足新增加的服务需求。

2.4  负载均衡

P2P结构中的各个节点既是作为客户端使用，又是作为服务器使用，节点间的交互通信直接进行，相比传统C/S结构，大幅降低了对服务器的计算处理、储存能力的要求，而且资源分散分布在各个节点，使得整体系统能够轻易实现负载均衡。

2.5  隐私保护

因为P2P结构节点间的交互通信均是直接进行的，无须集中经过某个特定的服务器，也不用对交互信息内容进行验证，使得各网络节点的用户被窃听或被泄露的概率较小，保证了用户隐私信息的安全性。

2.6  性价比高

网络技术和计算机硬件的不断发展和成熟，让PC的处理、计算、储存以及网络带宽都依照摩尔定律飞速发展，P2P结构将资源和服务分散分布在各个节点上，最大化地利用了网络节点资源，使得P2P具有绝对的性能优势，受到广泛关注。

3  P2P技术的应用

针对纯P2P技术系统而言，其应该完全贯彻对等协议，不存在客户端和服务器的概念之分，然而现实生活中纯P2P技术系统是十分少见的，大部分基于P2P技术开发的系统也会相应包括和依赖类似于DNS等的相关不对等单元，而且实际的应用系统中也采用了多种协议，包括让节点分时作为客户端或服务器（有时候作为客户端，有时候作为服务器）、让节点作为客户端、让节点作为服务器、节点同时作为客户端和服务器等协议。实际应用中，像FidoNet和Usenet这种完全分散的对等网络已经应用了较长时间。

大部分基于P2P技术的系统都采用具有超级节点充当局部服务器，每个超级节点又星状连接着各类客户节点。上世纪末，在即时通讯流行前，sun公司就添加相关类到Java应用中，使得系统编程人员可以开发分散的实时聊天应用，促进了对等网络应用的发展，但是现在这个工作主要由JXTA工程负责实现。

当前，P2P技术的应用主要由以下几个方面组成。

3.1  资源共享

互联网两台计算机间的资源共享是P2P技术出现的最早形式，且基于P2P技术的资源共享可直接进行，无须经过任何一台核心服务器。

3.2  分布计算

P2P系统通过协调网络中计算机共同完成某个计算任务就称为分布计算，有时候也被叫作网络计算。图2为简单的分布式计算网络结构图，如图所示，当需要进行某个计算任务时，Popular Power负责分配计算任务到各个节点PC机，各PC机返回计算结果再经过集成和计算处理即完成该次计算任务。

3.3  协同工作

现代企业办公的细化让企业员工的工作趋向于区域化，为企业员工和客户提供便捷的信息共享和工作协作工具也就显得尤为重要。互联网技术的发展让企业员工办公间的关系更加紧密，但是如果按照传统的核心服务器模式实现办公系统，对服务器具有较高要求的同时还会造成一定网络堵塞或者服务器瓶颈问题，并不能为企业办公的便捷和高效提供帮助，而P2P技术能够很好地从实质上解决办公协同问题。

3.4  深度搜索工具

基于P2P技术的应用系统能够快速对资料文档进行深度搜索，而且这种搜索不受制于文档格式和宿主设备，同时搜索无须通过其他服务器进行验证核查，大大加快了搜索效率和质量，可用来开发大规模搜索工具。

4  P2P技术的网络教学系统设计

本文根据笔者教学经验设计和开发一个基于P2P技术的网络教学系统，为教师与学生提供一个Internet的教学平台，在互联网环境下，实现教师在线上课、讲解、演示等主要功能。同时，通过P2P技术实现教学信息资源、教学课件等文件的在线共享，充分提高网络资源的利用效率，减少传统服务器模式中核心服务器的负担，避免受限于核心服务器的问题，提高网络服务的扩展性，让师生的教、学不再需要局限在传统的固定时间集中在某个地点的真实课堂方式，提高师生教学质量。

总体上说，本文网络教学系统的研发最终目的是通过采用先进的现代化教学理念和方式，合理安排教学方法、教学内容以及教学进程，达到提高教学质量和品质的目的;通过文字、图片、音视频等多种形式文件，丰富教学资源和内容;构建良好的教师教学和学生学习的友好环境，培养适应社会发展需求的人才。一般情况下，课程设置包括公共基础课和学生自学课，公共课面向所有学生，人数多、内容单一，适合一起教学，自学课可根据学生各取其需，同时教师和学生之间能够进行实时沟通交流、学术探讨、在线答疑等。教学系统主要包括用户管理、在线课堂、在线答疑、作业管理、资源共享、在线考试以及视频点播功能，如图3所示。

4.1  用户管理功能

系统管理员具有系统最高权限，可对系统用户账号进行管理和权限分配，还能够合理设置教学过程需求，并及时维护和操作系统数据。

4.2  在线课堂功能

教师通过此功能能够在线制作教学课件，并建立教师个人的课件库;学生通过此功能能够根据自身兴趣和需求对合适的在线课程进行选择。

4.3  在线答疑功能

学生通过此功能能够将自己在学习过程中遇到的问题、疑惑与教师进行交流沟通，也可以向教师留言，提出自己的问题，等待教师答复;教师则通过此功能能够根据学生留言提交的问题针对性地进行答复，也能够与学生进行在线沟通，为学生遇到的问题进行讲解和解释。

4.4  作业管理功能

学生通过此功能能够在线提交所完成的作业，既能够统一管理自己的作业，又可以统一作业形式;教师通过此功能能够对学生提交的作业进行在线批改，还能汇总作业完成情况。

4.5  資源共享功能

教师和学生都能够通过此功能获取自己想要的资料，受益更多的尤其是学生，通过该功能能够下载各种教学资料和各类信息文件，有利于开阔学生视野，及时了解就业前景和知识需要，有利于提前进行规划和安排。

4.6  在线考试功能

考试是教学过程中必不可少的环节之一，作为教师考查学生学习成果的主要方式，本系统的在线考试功能应该涵盖学生在线考试答题、教师在线批阅试卷和管理题库等功能。此功能应当应用于互联网和数据库的在线实时系统，为教师对学生的考试内容和考试成绩进行分析和统计工作提供便利，方便了教师的试卷分析工作，也减少了教师对考试情况统计的工作量，提高了阅卷和考试分析工作效率。

4.7  视频点播功能

教师和学生能够通过这个功能实现计算机操作的互動，他们能够任何时间点播自身想要观看的内容。

5  系统功能优势

通常情况下，信息系统的性能需求是基于空间和时间资源有限的条件下，充分考虑系统是否能够高效地完成系统相应功能需求。系统性能需求包含执行效率、稳定可靠性、安全性、兼容性、可扩展性、可维护性、技术先进性等方面。

5.1  执行效率

基于相关实践需求，系统设计时应该结合相应理论指导，实现结构合理清晰的效果，系统界面简单、导航菜单清晰明确，系统操作简单方便。

5.2  稳定可靠性

稳定可靠性是一个信息系统基本的要求之一，考虑到网络教学系统易出现学生同时访问量大，导致系统堵塞的问题，因此应该充分考虑服务器响应速率，从而提高系统的稳定可靠性显得尤其重要。

5.3  安全性

网络教学系统牵涉到教师、学生基本信息，教学资料等信息，系统安全性尤为重要，这也是信息系统基本要求之一。因此应该采用适当的安全保护措施，以防止系统的结构和数据信息受到破坏。

5.4  兼容性和可扩展性

网络教学系统涉及的教学科目众多，课程种类也很多，系统用户个人喜好差异也很大，这些问题对系统的兼容性提出了较高的要求。同时，随着系统用户的增多，系统承受负载增大，这就对系统的可扩展性能提出了相应要求。前文在第1部分中已经详细介绍，P2P技术本身具有得天独厚的兼容性优势和可扩展优势，可较好地满足系统的复杂性、兼容性和可扩展性需求。

5.5  系统可维护性

网络教学系统储存了教师教学以及学生学习的相关课件资料，关系到教师教学任务的进度，为了防止系统的故障影响到教师教学任务的正常进行，系统应该具备良好的可维护性，一旦系统发生故障，便于管理员对系统进行维护。

5.6  系统技术先进性

考虑到日后系统运行环境的发展需求，系统开发时理应采用较为先进的主流编程技术，以满足日后教学系统的发展。

6  结  论

运用P2P技术，设计一个具备用户管理模块、网络课堂功能、讨论组、作业管理、网络答疑、考试子系统、资源共享、视频点播等功能的网络教学系统，通过分析和设计相关函数实现强大的文字通信、音视频通信以及远程控制等功能，可一定程度上有效解决网络教学系统当前存在的冲突和矛盾。

参考文献：

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[2] 雷葆华.P2P网络的关键技术与应用 [J].信息网络，2005（4）：32-34+37.

[3] 盛明超，张代远.纯P2P在私网中的应用 [J].计算机时代，2008（5）：17-18+21.

作者简介：孙敬（1991.04—），女，汉族，河南郑州人，教师，硕士，研究方向：计算机技术。