P2P網(wǎng)絡(luò)線上心理咨詢室的設(shè)計(jì)與開發(fā)

◆余熊峰 陳奇秀 李一凡 劉進(jìn)芬

P2P網(wǎng)絡(luò)線上心理咨詢室的設(shè)計(jì)與開發(fā)

◆余熊峰 陳奇秀 李一凡 劉進(jìn)芬

（南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院 江蘇 210000）

傳統(tǒng)的心理治療有著治療費(fèi)用高、因相關(guān)資源短缺人均治療時(shí)間較短、有效治療效果差、治療手段單一且大多心理藥物副作用較大等缺點(diǎn)。該系統(tǒng)使用NAT穿透技術(shù)搭建P2P網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)線上的心理咨詢，改變傳統(tǒng)門診方式，達(dá)到提到資源利用率的目標(biāo)，提高人均治療時(shí)間，強(qiáng)化治療效果，使患者更全面地了解各種無藥物治療手段，本文介紹了P2P和網(wǎng)絡(luò)在線聊天的相關(guān)理論和技術(shù)，描述了基于P2P線上心理咨詢室的開發(fā)過程以及所具備的優(yōu)勢。

NAT穿透；P2P網(wǎng)絡(luò)；無藥物化治療；線上心理咨詢

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多行業(yè)逐漸改變傳統(tǒng)的行業(yè)模式。其中也包括了醫(yī)療，心理醫(yī)療資源一向處于極度短缺的狀態(tài)，特別是心理咨詢服務(wù)資源匱乏，心理咨詢師緊缺，并且國內(nèi)各個(gè)區(qū)域資源分布不均收費(fèi)昂貴。該系統(tǒng)是一種基于P2P網(wǎng)絡(luò)的在線心理咨詢室。用戶不需要在線下去心理咨詢室，只需要在家里擁有一臺(tái)電腦，用戶便能半自助解決自己的心理問題。線上心理咨詢室的開發(fā)既方便了醫(yī)生也方便了患者，患者不再需要前往心理咨詢室，減少了車旅的費(fèi)用與路程上花費(fèi)的時(shí)間。在一定程度上加速了心理咨詢室的全國普及。如此線上心理咨詢室的建立對(duì)我國解決心理問題奠定了基礎(chǔ)。在我國信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，線下的心理咨詢室在中國幅員遼闊的現(xiàn)狀下已顯得不相適應(yīng)，采用IT技術(shù)提高服務(wù)質(zhì)量和心理咨詢水平勢在必行。

1 系統(tǒng)相關(guān)理論與技術(shù)

（1）P2P網(wǎng)絡(luò)

P2P網(wǎng)絡(luò)即對(duì)等網(wǎng)絡(luò)[1]，是一種對(duì)等客戶端的分布式架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)分配任務(wù)和工作負(fù)載的功能。同時(shí)，P2P網(wǎng)絡(luò)是一種組網(wǎng)或者可以稱之為網(wǎng)絡(luò)形式，由計(jì)算模型在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用層形成。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于當(dāng)前的客戶端-服務(wù)端的網(wǎng)絡(luò)C/S結(jié)構(gòu)的思想。他們之間的本質(zhì)的區(qū)別是，P2P網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)結(jié)構(gòu)中不存在中心節(jié)點(diǎn)（或中心服務(wù)器）。

在P2P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，所有計(jì)算機(jī)連接成chord網(wǎng)絡(luò)環(huán)形，都擁有相同的功能和地位，沒有主次的分別，可作為服務(wù)器提供共享資源給P2P網(wǎng)絡(luò)中其他計(jì)算機(jī)，也可作為客戶端，接收“服務(wù)器”的資源。因此，整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)不需要依賴于專用的集中服務(wù)器，也不需要專用的工作站。P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)既可以作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請(qǐng)求者，同時(shí)也可以對(duì)其他計(jì)算機(jī)的請(qǐng)求做出響應(yīng)，并為他們提供資源、服務(wù)和內(nèi)容。通常這些資源和服務(wù)包括：共享和交換信息、計(jì)算資源、共享存儲(chǔ)、共享網(wǎng)絡(luò)以及共享打印機(jī)等。P2P網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在六個(gè)方面：高性價(jià)比性，可擴(kuò)展性，健壯性，非中心化，負(fù)載均衡和隱私保護(hù)。

（2）SpringBoot框架

SpringBoot[2]是在2013年由Pivotal團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行開發(fā)的，并且在2014年發(fā)布出了第一個(gè)版本的框架。SpingBoot框架的開發(fā)是在Spring4.0的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的，它不僅繼承了Spring框架原本所擁有的特性，而且通過簡化配置環(huán)境的操作進(jìn)而簡化了SpringBoot項(xiàng)目整個(gè)開發(fā)過程。同時(shí)還解決了依賴包版本沖突和引用的不穩(wěn)定等重大問題。

（3）TCP協(xié)議與UDP協(xié)議

TCP和UDP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議[3]的核心。TCP （Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。其中的TCP協(xié)議提供IP數(shù)據(jù)的可靠性傳輸，而UDP提供的是不可靠傳輸。TCP通過使用面向連接、端到端和可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送，達(dá)到其可靠性的目的。詳細(xì)地講，它在開始數(shù)據(jù)傳輸前為需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包開通一條專用性的通道，再開始進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和傳輸；它提供數(shù)據(jù)流傳送、多路復(fù)用、全雙工、有效流控和可靠性。UDP不提供差錯(cuò)恢復(fù)、可靠性以及流控功能?？傮w來說，TCP適用于對(duì)可靠性要求比較高的應(yīng)用，而UDP適用的則是對(duì)可靠性要求較低應(yīng)用，且經(jīng)濟(jì)上UDP相比于TCP開銷更小。

3 基于P2P的線上心理咨詢室的設(shè)計(jì)與開發(fā)

該系統(tǒng)采用idea開發(fā)環(huán)境，搭建Spring Boot框架，基于此進(jìn)行前后端分離開發(fā)。使用Java語言進(jìn)行后端開發(fā)，前端采用HTML+CSS+JavaScript技術(shù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫使用的MySQL數(shù)據(jù)庫[4]，通過JDBC連接數(shù)據(jù)庫[5]。使用到P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上的即時(shí)通訊，主要利于視頻等大數(shù)據(jù)包的傳輸，每個(gè)用戶都可作為一個(gè)服務(wù)器。例如：患者3在平臺(tái)上咨詢心理咨詢師1，經(jīng)過一段時(shí)間問診后，心理咨詢師得出病情病因并需要向患者發(fā)送相關(guān)的心理療法視頻或其他文件。這時(shí)患者3和心理咨詢師1之間直接構(gòu)建一條文件傳輸通道，心理咨詢師1作為服務(wù)器，向患者傳輸數(shù)據(jù)，且不通過公共服務(wù)器，大大降低服務(wù)器負(fù)載。

圖1 P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 NAT穿透技術(shù)[6]實(shí)現(xiàn)

P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，繞過了公網(wǎng)服務(wù)器，所以需要使用到NAT穿透技術(shù)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用的是UDP穿透技術(shù)稱為UDP打洞技術(shù)。

在沒有穿透NAT之前，用戶A和用戶B之間通信是需要通過服務(wù)器的，用戶A和用戶B在登錄上線后，在它們的UDP數(shù)據(jù)包中含有各自的私有IP地址和端口號(hào)。服務(wù)器在收到數(shù)據(jù)包的同時(shí)根據(jù)用戶A與B的IP地址和端口號(hào)，記錄下A、B的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)，這是經(jīng)過NAT設(shè)備映射后的。在拆包時(shí)得到了A、B的私有IP地址和端口號(hào)，記錄如下：

客戶端A：私網(wǎng)地址 10.0.0.1 端口：4321 公網(wǎng)地址 155.99.25.11 端口：6200

客戶端B：私網(wǎng)地址 10.1.1.3 端口：4321 公網(wǎng)地址 138.76.29.7 端口：3100

用戶A想和用戶B建立一個(gè)直接連接通道，用戶A就向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求包，請(qǐng)求服務(wù)器的協(xié)助，請(qǐng)求消息內(nèi)包含了用戶B的ID。服務(wù)器端收到請(qǐng)求后，就開始在數(shù)據(jù)庫中查詢并向A發(fā)送B的公有和私有地址信息的“打洞通知”，同樣向B發(fā)送A的公有私有地址信息的“打洞通知”。它們收到通知消息后，分別向?qū)Ψ桨l(fā)送打洞 UDP 包（此 UDP 包不包含數(shù)據(jù)部分）。 A 和B 的 NAT 設(shè)備中建立起了與B和A相應(yīng)的為對(duì)方建立一個(gè)映射項(xiàng)[7]。

當(dāng)A、B之間發(fā)送的最后一個(gè) UDP 包到達(dá)后，在A與B的NAT 間就建立了一個(gè)映射連接。A、B就能直接進(jìn)行通訊，不再需要服務(wù)器了。

圖2 UDP穿透技術(shù)后

3.2 功能模塊設(shè)計(jì)

（1）基本信息管理模塊：包括用戶登錄注冊(cè)與維護(hù)用戶信息的功能，每位用戶，在剛登錄平臺(tái)時(shí)，需注冊(cè)，輸入自己信息，每名用戶擁有自己獨(dú)有的賬號(hào)id與其對(duì)應(yīng)的密碼。在登錄后，會(huì)給一份關(guān)于心理方面的測試，根據(jù)測試結(jié)果為不同的人提供不同的推薦及方案。

（2）搜索功能模塊：在搜索框內(nèi)輸入需要查詢的內(nèi)容，包括用戶查詢與博客查詢，輸入相關(guān)內(nèi)容的關(guān)鍵詞，系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行搜索框內(nèi)文字提取和模糊查詢，并且向客戶端返回搜索結(jié)果的視圖，完成此次檢索操作。

（3）P2P消息系統(tǒng)：此作為咨詢室系統(tǒng)的主要功能，包含接收消息功能和發(fā)送消息功能。為了提供多語言支持，客戶端與服務(wù)器端都使用 UTF8 字符編碼，對(duì)于客戶端輸入的非UTF8編碼的字符，進(jìn)行字符集編碼轉(zhuǎn)換操作后再進(jìn)行消息系統(tǒng)交互。

（4）P2P文件傳輸系統(tǒng)：該系統(tǒng)軟件用戶，很多時(shí)候都需要傳輸大文件，有幾百 MB 甚至幾個(gè)G，這個(gè)時(shí)候，如果通過公網(wǎng)中轉(zhuǎn)，顯然會(huì)拖慢整體的網(wǎng)速，同時(shí)文件傳輸速度也得不到保證，這個(gè)時(shí)候如果采取P2P的方式進(jìn)行文件傳輸，則大大節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)資源的安全性也能夠得到保障。

（5）博客分享模塊：每個(gè)賬戶擁有自己的獨(dú)有的博客分享空間，博客內(nèi)容可隨意由自己編寫，并且可以對(duì)博客的查看權(quán)限進(jìn)行調(diào)整，博客內(nèi)容可包含卻不僅有：文字、視頻、圖片等。

（6）線上支付模塊：支持患者網(wǎng)絡(luò)線上二維碼支付問診費(fèi)用，由相關(guān)專業(yè)心理咨詢?nèi)藛T對(duì)患者病情進(jìn)行診斷，并給予專業(yè)性建議，同時(shí)向患者推送相關(guān)治療知識(shí)與視頻等的治療資源。

3.3 用戶端設(shè)計(jì)

賬戶分為三類：病患、專業(yè)咨詢師、超級(jí)管理員。其中病患賬戶在申請(qǐng)注冊(cè)時(shí)，需要填寫一份相關(guān)考察問卷，初步評(píng)定病情情況，為后續(xù)心理咨詢師問診環(huán)節(jié)提供診斷依據(jù)。不同的用戶擁有的權(quán)限不同，只有滿足系統(tǒng)權(quán)限[8]的用戶才能進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作。

3.4 線上心理咨詢室優(yōu)勢

（1）系統(tǒng)性治療方法的講解，該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)各種病癥針對(duì)性長時(shí)間自助治療，收錄多種放松技巧，從而根治心理疾病。比如可將心理學(xué)上著名的行為認(rèn)知療法、冥想訓(xùn)練整理成視頻，讓患者擁有一個(gè)完整有效的治療方案。

（2）改變傳統(tǒng)門診方式：對(duì)比于每年都在增長的心理疾病患病人數(shù)，心理醫(yī)生人數(shù)卻并沒有相應(yīng)增長，導(dǎo)致治療資源稀少。醫(yī)生每日的門診病人數(shù)較多，分配給每名患者的治療時(shí)間也就減少。走入診斷、簡單開導(dǎo)、處方開藥的流程，全流程時(shí)間一般處于10~30分鐘。患者得不到有效治療，同時(shí)心理疾病藥物普遍存在副作用。在專業(yè)心理學(xué)上，醫(yī)生并不建議輕度和部分中度患者使用并服用心理類治療藥物?？苫谀壳皣鴥?nèi)的行業(yè)情況，這種治療已成為基本主流。該項(xiàng)目通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建為醫(yī)患交流網(wǎng)上咨詢平臺(tái)，患者通過醫(yī)生分享的視頻學(xué)習(xí)放松方法、了解心理知識(shí)，進(jìn)行無藥化自助治療。

（3）線上咨詢提升效率：在該項(xiàng)目提供的線上咨詢問診，患者可以在更短時(shí)間內(nèi)完成掛號(hào)，問診步驟。同時(shí)使得醫(yī)生診斷的患者人數(shù)提升，緩解醫(yī)療資源緊張的情況。

（4）幫助患者走進(jìn)心理門診：國內(nèi)社會(huì)對(duì)于心理疾病有著一定的歧視和嘲笑心理，包括很多患者抗拒進(jìn)入醫(yī)院進(jìn)行心理咨詢。這款線上心理咨詢平臺(tái)，提供了在家咨詢的可能性。

（5）價(jià)格較低：與國內(nèi)大多數(shù)心理診室?guī)装僭啃r(shí)的收費(fèi)比較，收費(fèi)可降低80%以上，有很好的推廣和盈利的項(xiàng)目基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

總體來說，線上心理咨詢室是基于P2P網(wǎng)絡(luò)和socket等技術(shù)建立而成，擁有線上看診、線上咨詢、博客分享和線上支付等主要功能。線上的心理咨詢室一方面減小了患者的看診壓力，為心理疾病患者增加了一條看診的途徑，并且由于價(jià)格較低，也減小了他們的經(jīng)濟(jì)壓力。另一方面也減小了醫(yī)院的人流壓力，醫(yī)生可在線為患者診斷。如今國內(nèi)社會(huì)對(duì)于心理治療方面愈來愈重視，且在心理疾病患者人數(shù)龐大的前提下，與之對(duì)比的是心理咨詢師的資源緊缺。該系統(tǒng)無論是從商業(yè)盈利方面或是社會(huì)意義方面都有巨大的發(fā)展前景。同時(shí)也存在著一些問題，對(duì)于某些情況比較嚴(yán)重的患者，藥物治療方面是必不可少的，在這方面系統(tǒng)無法給予過多的幫助。

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南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院2020年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（PJ20201390526）.