計算機網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)設(shè)計

張蓉

摘 要： 信息技術(shù)的發(fā)展和完善對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計管理人才的需求逐漸提升，為滿足高校計算機類實驗課程教學(xué)的需求，設(shè)計了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的主要功能模塊。結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，借助Windows的通信接口技術(shù)（Socket）實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡(luò)上機實驗的高效管理，通過該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)管理教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生實驗過程（包括實驗要求的瀏覽及自動提交實驗報告等），具有較高的實用性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 計算機網(wǎng)絡(luò); 實驗管理系統(tǒng); Socket 接口

中圖分類號： TP311.52

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1007-757X（2019）06-0105-02

Abstract： The development and perfection of information technology have gradually increased the demand for network design and management personnel. In order to meet the needs of computer experiment teaching in colleges and universities， this paper mainly designs the computer network experiment management system， introduces the main functional modules of the system by combining database technology. With the help of Windows communication interface Socket， it realizes the efficient management of computer network experiment. This system can dynamically manage teaching content and students' experiment process which includes browsing experiment requirements and submitting experiment reports automatically. The system has high practicability and stability.

Key words： Computer network; Experiment management system; Socket interface

0?引言

高校計算機類實驗隨著計算機的普及應(yīng)用在教學(xué)中的比例逐漸增加，社會對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及管理人才的需求逐漸提高，學(xué)校尤其需對計算機類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境進行改進，為滿足教學(xué)需求，計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)逐漸成為研究的熱點之一，對于計算機實驗的高效管理還沒有完全實現(xiàn)，輔助教學(xué)的軟件系統(tǒng)沒有對計算機實驗全過程進行全覆蓋，大多只進行簡單的實驗室管理事務(wù)處理（如收發(fā)實驗作業(yè)、設(shè)備使用狀態(tài)管理等），本文設(shè)計的實驗室管理系統(tǒng)意在參與并實現(xiàn)智能化管理計算機實驗全過程，使實驗教學(xué)質(zhì)量和效率得以有效提升。

1?系統(tǒng)功能需求分析

在對計算機實驗教學(xué)所存在的問題進行分析的基礎(chǔ)上，需完成計算機網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)的設(shè)計，輔助教師進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與管理，提升網(wǎng)絡(luò)課程實驗學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

教師通過使用系統(tǒng)具體需實現(xiàn)的功能包括：（1） 教師可將實驗的內(nèi)容及要求發(fā)送給所有學(xué)生或指定學(xué)生;（2） 教師可同學(xué)生進行實時或遠程交流，進而能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)情況做到充分了解;（3） 教師通過使用該系統(tǒng)能夠進行自動在線點名，掌握每個學(xué)生的出勤情況;（4） 自動收取學(xué)生提交的實驗報告，據(jù)此對學(xué)生進行指導(dǎo);（5） 對學(xué)生的實驗情況實現(xiàn)全過程監(jiān)督，動態(tài)撲捉各個學(xué)生顯示器上的內(nèi)容，有效避免學(xué)生對娛樂軟件的使用。學(xué)生通過使用系統(tǒng)具體需實現(xiàn)的功能包括：（1） 瀏覽具體的實驗內(nèi)容與實驗要求，及時掌握實驗課的具體內(nèi)容，做好課前準(zhǔn)備;（2） 晚餐實驗后通過系統(tǒng)將實驗報告提交給教師;（3） 學(xué)生可在課下完成實驗?zāi)M，使用該系統(tǒng)同教師以同學(xué)進行交流，及時解決實驗遇到的問題[1]。

2?計算機類實驗管理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1?系統(tǒng)總體設(shè)計

該系統(tǒng)基于客戶/服務(wù)器模式，以學(xué)校中的師生為主要用戶，將相應(yīng)的功能分別提供給教師和學(xué)生，本文系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

該驗室管理系統(tǒng)意在參與并實現(xiàn)智能化管理計算機網(wǎng)絡(luò)實驗全過程，對實驗的全過程進行監(jiān)控并錄制，智能監(jiān)測娛樂軟件的啟動情況，查看指導(dǎo)教師評語，根據(jù)實際需要進行遠程答疑，有效解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，使實驗教學(xué)質(zhì)量和效率得以有效提升。系統(tǒng)在設(shè)計過程中，通過教師數(shù)據(jù)庫及學(xué)生數(shù)據(jù)庫兩種類型的數(shù)據(jù)庫的建立，使實驗教學(xué)過程中不同用戶（教師和學(xué)生）的需求得以有效滿足，在注冊信息同數(shù)據(jù)庫完成關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上完成運行庫的建立（運行庫具備導(dǎo)出功能），以實現(xiàn)實驗報告的提交與接收及對實驗課堂的動態(tài)監(jiān)控功能，保證網(wǎng)絡(luò)上各臺機器運行情況都在實驗管理教師的監(jiān)控范圍內(nèi)，通過系統(tǒng)內(nèi)的實驗要求的填寫及發(fā)送功能使每個學(xué)生掌握具體的實驗內(nèi)容，且系統(tǒng)具備實驗?zāi)M功能，通過系統(tǒng)提供的對話平臺使教師同學(xué)生間能夠及時進行交流，解決教學(xué)過程中遇到的問題[2]。

2.2?管理系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計

依據(jù)系統(tǒng)功能需求可將系統(tǒng)劃分為：（1） 登錄與注銷模塊，用戶身份確認及上機時間長短的確定主要通過登錄模塊實現(xiàn)，將不同的功能提供給以不同身份登錄的用戶;用戶下機時間的確定則通過注銷模塊完成，登錄與注銷模塊結(jié)合數(shù)據(jù)庫和運行庫的使用完成對教師與學(xué)生出勤情況自動考察，將教師每個月的課時數(shù)計算出來，對學(xué)生遲到、早退及缺課等情況完成記錄和提醒，使教師將更多的經(jīng)歷投入到實際教學(xué)過程中;（2） 系統(tǒng)的實驗?zāi)K的主要功能在于發(fā)布實驗內(nèi)容及要求（具有信息群發(fā)與單發(fā)的功能）、提交/接收實驗報告（系統(tǒng)具有自動存盤的功能）及進行模擬實驗;（3） 對話平臺模塊的主要功能在于滿足教師與學(xué)生的一對一或一對多的對話要求，及時解決教學(xué)過程中遇到的問題;（4） 系統(tǒng)的監(jiān)視模塊的使用對象為教師，各終端的連接情況及界面顯示內(nèi)容均能在該模塊上顯示，實現(xiàn)對終端使用情況的自動監(jiān)視，減少了教師的工作量，同時還能夠查詢運行資料庫，根據(jù)實際需要導(dǎo)出并保存所需運行資料庫的信息[3]。

2.3?系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本文所設(shè)計的系統(tǒng)主要由教師庫、學(xué)生庫及運行庫3個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，教師相關(guān)信息存儲在教師庫中，學(xué)生相關(guān)信息存儲在學(xué)生庫中，主要內(nèi)容包括用戶身份標(biāo)識號、姓名、上機時間等信息，完成對教師與學(xué)生的出勤情況、上機情況、實驗情況等的掌握;運行庫中主要由系統(tǒng)運行所需的基本信息，在運行過程中該系統(tǒng)可根據(jù)實際需要建立臨時庫用于儲存一些臨時所需數(shù)據(jù)，從而在滿足工作需求的基礎(chǔ)上提升系統(tǒng)的運行效率。

3?系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1?系統(tǒng)通信的實現(xiàn)

本文采用了Socket接口，實現(xiàn)應(yīng)用程序（跨平臺）進程間的通信過程，Socket類在計算機的應(yīng)用程序中，以不同的端口對應(yīng)不同的協(xié)議，Windows平臺通過Windows Socket規(guī)范的提供，應(yīng)用程序的開發(fā)者有更多的API可供使用，Windows Socket對二進制接口的定義使應(yīng)用程序能夠跨平臺工作（只需符合Windows Socket協(xié)議），支持流套接口及數(shù)據(jù)報套接口，實驗管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序通過Windows Socket中API的使用使系統(tǒng)中計算機間的通信得以有效實現(xiàn)，實際的通信過程通過下層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議功能的調(diào)用實現(xiàn)，通信過程如圖2所示。

通過客戶服務(wù)器模型的應(yīng)用實現(xiàn)分布式應(yīng)用的建立，應(yīng)用該該模型時，需依據(jù)客戶機與服務(wù)器達成的協(xié)議，以確保滿足系統(tǒng)內(nèi)的信息傳遞及監(jiān)控等服務(wù)的需求，該協(xié)議主要由對稱性（主從角色不確定）的和不對稱性（由固定一方扮演主機角色）兩種形式構(gòu)成，本系統(tǒng)以教師為主控角色因此選用了不對稱性協(xié)議?？蛻舴?wù)器應(yīng)用程序的設(shè)計以連接的服務(wù)作為標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)程序在沒有請求發(fā)出的情況下處在休眠狀態(tài)，在客戶向服務(wù)器提出連接請求后，服務(wù)程序被觸發(fā)為客戶提供相應(yīng)的服務(wù)，特殊情況下可通過使用數(shù)據(jù)報套接口提供服務(wù)，應(yīng)用程序間以Socket作為通信端口，對不同計算機的兩個進程間通過在在同一臺計算機上（即主機）上完成2個Socket的分別建立并進行端口連接后，數(shù)據(jù)交換工作即可在應(yīng)用程序的兩個進程間有效進行，Socket接口主要由IP地址、通信端口及 Socket類型3部分構(gòu)成，通過Socket的IP地址完成了通信計算機的確定，計算機應(yīng)用程序進程的確定則由Socket的通信端口完成，從而實現(xiàn)了教師同學(xué)生間的一對一或一對多的交流及實驗內(nèi)容/報告的發(fā)送與接收[4]。

3.2?實驗管理系統(tǒng)程序的實現(xiàn)

本文主要采用Delphi語言實現(xiàn)該系統(tǒng)的程序功能，該語言的數(shù)據(jù)庫引擎BDE簡化了系統(tǒng)程序的編寫與移植過程，能夠滿足系統(tǒng)所采用的客戶/服務(wù)器模式的需求，應(yīng)用Delphi具體實現(xiàn)的功能包括：（1） Delphi提供快速高效的數(shù)據(jù)庫訪問功能，據(jù)此實現(xiàn)對教師與學(xué)生數(shù)據(jù)庫信息的管理及維護過程，并對學(xué)生的出勤情況及上機情況進行實時考察，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新、導(dǎo)出等相關(guān)功能;（2） 客戶與服務(wù)器端Socket通過Delphi的集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)ClinetSocket與ServerSocket構(gòu)件的有效提供，更好的實現(xiàn)系統(tǒng)登錄、監(jiān)控及注銷功能，教師同學(xué)生及學(xué)生之間的問答及交流過程（包括發(fā)布實驗要求及內(nèi)容、提交/接收實驗報告及系統(tǒng)內(nèi)各終端間的對話等）則通過Delphi的Socket集成實現(xiàn)[5]。

4?系統(tǒng)測試

為檢測本文所設(shè)計的計算機類實驗管理系統(tǒng)的實用性和穩(wěn)定性，對該系統(tǒng)運行情況進行測試，通過計算機專業(yè)學(xué)生使用該系統(tǒng)進行具體的實驗課操作，得到了師生的好評，經(jīng)過3個月的測試（每天至少1節(jié)實驗課），測試結(jié)果表明該系統(tǒng)的各模塊功能均得以實現(xiàn)，系統(tǒng)操作簡單且運行穩(wěn)定，教師在課上通過主機界面即可對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的各臺機器運行情況進行監(jiān)視（有課堂以為的軟件開啟時會發(fā)出具體位置的提示信息），對學(xué)生及教師的上機情況及出勤情況完成了準(zhǔn)確的記錄，教師與學(xué)生通過系統(tǒng)提供的對話平臺能夠更有針對性的解決每個學(xué)生的問題，該系統(tǒng)的通用性較強，在計算機類課程的教學(xué)中具有較高的實際應(yīng)用價值，應(yīng)用該系統(tǒng)的科使教師的工作量得以顯著降低，機上對話功能減少對實驗室內(nèi)其他學(xué)生的干擾，在保證良好的實驗氛圍的同時學(xué)生能專注于實驗，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及教師的教學(xué)效率。

5?總結(jié)

信息技術(shù)的發(fā)展和完善對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計管理人才的需求逐漸提升，為滿足高校計算機類實驗課程教學(xué)的需求，本文主要對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗管理系統(tǒng)進行設(shè)計，介紹了系統(tǒng)的主要功能模塊，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，借助Windows的通信接口技術(shù)（Socket）實現(xiàn)對計算機網(wǎng)絡(luò)上機實驗的高效管理，通過該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)管理教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生實驗過程（包括實驗要求的瀏覽及自動提交實驗報告等），具有較高的實用性和穩(wěn)定性。

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（收稿日期： 2018.11.20）