基于ASP.NET的高職網絡實驗仿真系統的研究與實現

摘 要: 隨著計算機技術和仿真技術的發展，網絡實驗仿真教學成為教育領域的一個重要的研究課題，建立網絡實驗仿真系統可以有效解決網絡教育中實驗教學的難題。本系統將當前兩大熱點問題，即計算機網絡實驗仿真系統和ASP.NET動態網絡編程技術應用兩者有機結合起來，解決當前高職教學中實際的問題。

關鍵詞: ASP.NET技術 高職網絡實驗仿真系統 設計方案

一、概述

我們在對計算機網絡實驗仿真系統的現狀和研究過程中取得的成果作了分析之后，總結了現有的高職網絡實驗教學存在的一些弊端，如忽視了實驗動手能力的實質性培養和難以保障實驗安全性等問題。以ASP.NET技術的應用分析的研究為前提，我們提出基于ASP.NET的高職網絡實驗仿真系統的設計方案:在系統開發方面，在應用服務器上開發了基于ASP.NET的四層平臺，以提高系統開發效率、可維護性和可擴展性，采用深入人心且能開發高質量系統的面向對象方法來構建系統模型;在系統技術實現方面，通過設置中介模塊來實現動態界面生成與動態功能綁定;在系統優化方面，使用現有框架與函數庫，巧妙處理生成與銷毀數據幀以確保系統運行效率，在雙緩沖前提下使用繪制函數改進圖形的更新算法，等等;結合諸多功能組件的靈活應用使界面更人性化。通過本系統，使用者均可不受地域時間限制地通過互聯網方便地操作計算機網絡課程中大綱涉及的大多數實驗，實現遠程網絡實驗教學的基本要求。

二、設計方案

該系統最大的優點是成本低，效率高。因為“軟件即為儀器”，這樣就可解決因實驗經費不足或高檔次、高價位設備缺乏不能進行實物實驗的問題，同時也不會造成因使用不當、管理不善等因素造成的儀器損壞、元器件丟失等現象。同時還可以模擬實驗室中沒有的設備，而且可以不受時空的限制方便地進行實驗。另外，應具備一些基本特征:與現實的一致性(或現實的延伸)、高度交互性、實時的信息反饋。本系統是一個集虛擬實驗教學管理系統、實驗課教學指導系統，網絡實驗仿真等為一體的功能強大的網上運行系統。各部分之間相互聯系、相互補充，僅具有相對獨立性。開發虛擬環境，實現實驗仿真應是計算機網絡實驗仿真系統建設的核心部分。本設計的體系結構圖具體參見圖1，系統結構功能主要模塊如圖2。

三、技術實現

首先安裝Windows Server 2000 SP4的操作系統，然后安裝NET框架軟件開發工具包和Visual Studio.Net2003，最后安裝數據庫連接組件.NET Framework Data Provider for SQL Server和數據庫SQL Server 2000。Web服務器層服務器端編程語言采用編程比較簡單的Visual Basic.NET語言，應用服務器層采用速度相對較快的C++語言。為了提高系統開發效率和提高系統的可維護性和可擴展性，本文在應用服務器上開發了基于ASP.NET開發的平臺。該平臺共有四層，具體參見圖3平臺層次圖。

接下來運用的關鍵技術主要包括面向對象技術和系統效率優化技術等。其中關鍵技術實現包括網絡模型與網絡命令的實現機制和實現動態界面的生成與動態功能的綁定。前者大體的實現思想是:將網絡軟件和實際網絡發送的數據報聯系起來定義一種消息格式，再在設備模型中定義消息響應方式，讓消息在網絡設備中發送，這樣就可根據網絡拓撲結構形成消息發送的路由，從而不僅可以模擬真實網絡的工作情況，而且使系統具有良好的擴展性。后者基本思想是:設置一個中介模塊來動態讀取器材所要的操作，同時生成操作所需的相應控件，當用戶操作該控件，控件對象就將消息傳遞給中介模塊，并由中介模塊解釋消息并調用對應器材的相應操作。例如:重新啟用一個器材操作，如圖4，該系統本身特色還在于結合諸多功能組件的靈活應用使界面更人性化。

至于系統效率的優化可考慮以下幾點:一是使用現有的框架及函數庫，有利于提高系統構建的效率;二是有效及時地處理數據幀(Frame)的生成與銷毀;三是圖形繪制方面采取的總的優化思想是使用雙緩沖，可以獲得較平滑的動畫。

四、應用測試

本系統主要是針對高等職業教育教學要求而開發的，測試對象為專業授課教師、高職大二學生;測試周期:教學工作時一周以上。系統測試滿意度是最為綜合的參數指標，涵蓋了多方面細節指標，系統測試的滿意度無疑可作為系統是否達到設計初衷的及格線;而測試的成績最能真實地反映使用后的教學效果，綜合分析測試結果對于此后的教學開展意義更是不容忽視。鑒于以上原因，我們特選取了系統測試滿意度和系統測試成績分布分析兩方面作為主要的兩個測試效果分析方向。結果統計具體參見圖5系統測試滿意度調查情況和圖6系統測試成績分布圖。從使用滿意度看來定制實驗模塊效果略差，從了解的情況看來除了模塊本身確實有待改善，主要是不少學生因為沒能順利完成所有系統定制自測實驗而無法繼續進入自定制實驗環節，由此可以得出系統軟件以外的一個教學實施上的結論:必須加強學生的基礎實驗操作能力，特別是要針對大綱將基礎夯實，而從系統實驗和自測實驗測試成績分布圖看來，成績(等級設定如下:90以上優秀、80—90良好、70—80中等、60—70及格，60以下不及格)分布整體趨于正態分布，教學效果比較良好。結合滿意度和測試成績分布這兩個重要方面的測試數據看來，本系統測試結果大體屬于正常范圍，能夠較好地實現實驗教學目的。

五、結語

我們通過對當前成熟穩定的面向對象建模和網絡編程技術ASP.NET進行了深入學習和研究，奠定了實現和改善計算機網絡實驗仿真系統較為堅實的基礎。在對虛擬實驗室的應用現狀和計算機網絡實驗仿真教學進行了概況分析的前提下，結合高等職業教育中的網絡實驗教學要求，研究并實現了基于ASP.NET的計算機網絡實驗仿真系統，并可用來解決當前高職教學中的實際問題。

參考文獻:

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