局域網(wǎng)組網(wǎng)及小型網(wǎng)絡(luò)教室的設(shè)計與實現(xiàn)

1、    局域網(wǎng)組網(wǎng)及小型網(wǎng)絡(luò)教室的設(shè)計與實現(xiàn)    孟桂英陳元賢【摘 要】 本文論述了采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠程控制技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)一個小型網(wǎng)絡(luò)教室的過程。本系統(tǒng)局域網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)教室采用客戶/服務(wù)器模式,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教室的教師機和學生機的實時通信?！娟P(guān)鍵詞】客戶/服務(wù)器 線程 網(wǎng)絡(luò)教室 windows socket一、緒論隨著多媒體數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的日益發(fā)展和完善,多媒體教學已可將各種多媒體信息引入教學,以完善和改進教學模式、內(nèi)容、手段、方法,并促進整個教育思想、理論的根本變革。在學校的計算機機房或?qū)嶒炇抑?要求教師機可以通過屏幕廣播將課件內(nèi)容廣播到學生機

2、,使學生同步接收教師的講課內(nèi)容,教師機可以給學生機發(fā)送簡短的文字消息,學生機可給教師機發(fā)送舉手消息。對于傳統(tǒng)的輔助教學模式來說,這是一種教學上的突破。二、系統(tǒng)設(shè)計1.需求分析軟件需求分析所要做的工作是深入描述軟件的功能和性能,確定軟件設(shè)計的限制和軟件同其它系統(tǒng)元素接口細節(jié),定義軟件的其它有效性需求。根據(jù)分析,本系統(tǒng)主要包括局域網(wǎng)組建和網(wǎng)絡(luò)教室的開發(fā)。因此,要設(shè)計局域網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),進行組網(wǎng)。局域網(wǎng)組建成功后,在此網(wǎng)絡(luò)上進行網(wǎng)絡(luò)教室的開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)教室主要主要實現(xiàn)以下功能:(1)屏幕廣播:用于將教師機的電腦屏幕畫面實時傳播給全部學生機。實現(xiàn)教師機和學生機電腦屏幕的同步,以便學生能直觀地看到教師的操作

3、方式。(2)文件分發(fā):教師機能夠選擇一個文件分發(fā)給所有的學生機。學生機能夠自動接受教師機傳輸過來的文件,并且存儲在本地磁盤。(3)遠程命令:教師可向?qū)W生終端發(fā)送黑屏鎖定、遠程復(fù)位、遠程關(guān)機、瀏覽進程、殺死進程的命令。(4)網(wǎng)上消息:教師機可以給本課堂全體學生發(fā)送簡短文字消息,同全體學生進行實時交互。(5)遠程配置:教師機可以查看學生機的相關(guān)配置信息。(6)電子舉手:學生隨時通過電子舉手向教師示意,同教師進行實時交互。2.網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計目前,大多數(shù)lan使用的拓撲結(jié)構(gòu)有3種:星型拓撲結(jié)構(gòu)、環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)、總線型拓撲結(jié)構(gòu)。根據(jù)學校的實驗室環(huán)境和系統(tǒng)的需求,本系統(tǒng)局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)采用星型拓撲結(jié)構(gòu),該結(jié)

4、構(gòu)有利于資源充分利用和實驗室管理員的管理。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計如圖1所表示。交換機采用star公司的s1824f型號的交換機,此型號的交換機用24個接口,能夠?qū)崿F(xiàn)24臺計算機終端的互連通信。3.軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模塊設(shè)計根據(jù)局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)教室通信的需要,軟件系統(tǒng)采用c/s結(jié)構(gòu)?？蛻?服務(wù)器系統(tǒng)主要由客戶機、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個部分組成。本網(wǎng)絡(luò)教室分為教師機和學生機,且在本系統(tǒng)中,教師機和學生機互為客戶端和服務(wù)器端。本系統(tǒng)中教師機可以進行屏幕廣播、向?qū)W生機發(fā)送簡單的文字消息、黑屏鎖定學生機等;學生機則響應(yīng)教師機的各種命令并可以發(fā)送電子舉手消息?？傮w功能模塊圖如圖2、圖3所示。4.系統(tǒng)通

5、信在采用客戶/服務(wù)器的系統(tǒng)中,通常是客戶機和服務(wù)器共同完成對應(yīng)用程序的處理。在客戶機和服務(wù)器之間就需要進行交互,即必須利用消息機制在這兩者之間進行多次通信。系統(tǒng)具體通信過程采用windows sockets通信實現(xiàn),應(yīng)用程序用windows sockets的api實現(xiàn)相互之間的通信。windows sockets又利用下層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(即tcp/ip協(xié)議)功能,與操作系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)實際的通信工作。三、系統(tǒng)主要功能模塊的實現(xiàn)小型網(wǎng)絡(luò)教室設(shè)計為教師機和學生機,各個功能通過教師機和學生機之間的通信共同完成。具體主要運用了windows sockets技術(shù)、windows多任務(wù)中的進程和線程技術(shù)、以及

6、mfc來實現(xiàn)教師機和學生機端的各個功能。1.監(jiān)聽請求和遠程命令系統(tǒng)中教師機和學生機互為客戶端和服務(wù)端,無論在教師機還是在學生機,都需要向?qū)Ψ秸埱蠓?wù)和提供服務(wù),而另一方則需要監(jiān)聽對方的請求信息。(1)學生機端監(jiān)聽tcp連接請求的設(shè)計與實現(xiàn)學生機端需要監(jiān)聽教師機端發(fā)出請求信息,這就需要在學生機端創(chuàng)建一個監(jiān)聽教師機tcp連接請求的線程。在線程回調(diào)函數(shù)中,創(chuàng)建一個使用端口5148的csocket對象,并使用監(jiān)聽函數(shù)監(jiān)聽tcp連接請求,用accept()接受教師機的tcp連接請求,receive()遠程控制命令代碼,然后調(diào)用receivefilemsg()函數(shù)根據(jù)接收到的遠程控制命令代碼,進行相應(yīng)的處

7、理。最后用close()關(guān)閉套接字。(2)教師機監(jiān)聽tcp連接請求的設(shè)計與實現(xiàn)同樣,教師機也需要監(jiān)聽學生機的請求,具體的實現(xiàn)過程與學生機類似。(3)學生機接收遠程命令實現(xiàn)過程學生機作為被監(jiān)控方,能夠接收來自教師機的命令,并根據(jù)接收到的命令進行相應(yīng)的處理。在系統(tǒng)中主要設(shè)計了一個函數(shù)來識別接收到的命令,入口參數(shù)分別表示接收教師機發(fā)送過來的遠程控制的代碼和教師機的sockaddr_in結(jié)構(gòu)。出口參數(shù)表示此函數(shù)執(zhí)行是否成功。2.屏幕廣播的實現(xiàn)本模塊實現(xiàn)教師機的屏幕廣播到同一局域網(wǎng)段的所有學生機,使學生機屏幕與教師機屏幕同步的功能。為了能夠?qū)崿F(xiàn)此功能,教師機和學生機采用面向無連接的數(shù)據(jù)報文方式(udp)

8、通信。在教師機每隔1秒就截取屏幕,并保存為位圖文件,然后將此位圖文件廣播給所有的學生機。在學生機接收教師機發(fā)送過來的位圖文件內(nèi)容,并將此文件內(nèi)容寫入學生機本地磁盤的位圖文件,并實時將此位圖文件加載到對話框上。由于位圖文件比較大,在圖片的抓取和傳輸過程中使用了圖片的壓縮算法。3.文件分發(fā)和接收本模塊實現(xiàn)將教師機的文件分發(fā)給同一局域網(wǎng)段的所有學生機,學生機將接收到的文件保存在本地磁盤的功能。為了能夠?qū)崿F(xiàn)此功能,教師機與學生機需要采用面向無連接的數(shù)據(jù)報文方式(udp)通信。文件分發(fā)和接收的工作流程如下:首先,在教師機選擇需要分發(fā)的文件,獲取文件名和文件長度廣播給局域網(wǎng)內(nèi)所有學生機;然后,再獲取文件內(nèi)容分發(fā)給所有學生機。學生機根據(jù)收到的文件名在本地創(chuàng)建同名文件,然后將接收到的文件內(nèi)容寫入本地同名文件中,完成文件的接收。四、結(jié)束語小型網(wǎng)絡(luò)教室的基本功能已經(jīng)初步完成,并應(yīng)用于學校的實驗室。局域網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,網(wǎng)絡(luò)教室功能適用性強,具有