基于TCP和UDP的局域網(wǎng)遠程監(jiān)控及協(xié)助的設(shè)計與實現(xiàn)

李尚恩

（東莞理工學校，東莞 523106）

基于TCP和UDP的局域網(wǎng)遠程監(jiān)控及協(xié)助的設(shè)計與實現(xiàn)

李尚恩

（東莞理工學校，東莞 523106）

設(shè)計一款網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及協(xié)助軟件，分別安裝到教師機和學生機，教師可以通過教師端隨時查看學生的操練情況，學生也可以通過學生端舉手提問，教師再通過教師端給他進行遠程協(xié)助。

TCP；UDP；遠程監(jiān)控；遠程協(xié)助

0 引言

由于計算機課程是一門實操性很強的課程，為了提高教學效果，我們的計算機課堂教學，大多數(shù)情況下都是在計算機實驗室中進行，教師利用講臺的教師機給學生講授課堂內(nèi)容，學生每人操作一臺計算機進行實操練習，若教師想掌握學生的操練情況，必須得走到每個學生的座位旁，才看得到他們的學習狀態(tài)，如果學生需要教師的指導和幫助，也需要教師走到學生跟前，手把手地教他們操作，這樣的方式會導致教師的負擔過重，教學效率也極其低下。在計算機網(wǎng)絡(luò)普及的今天，我們需要借助計算機網(wǎng)絡(luò)的力量來協(xié)助教學，尤其在一個計算機實驗室的局域網(wǎng)里，網(wǎng)絡(luò)速度可以滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸。所以若能有效地利用計算機網(wǎng)絡(luò)資源，將既能減輕教師的負擔，又可以大大地提高教學效率。本文介紹一種方法，設(shè)計一款網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及協(xié)助軟件，該軟件分教師端和學生端，分別安裝到教師機和全部學生機，教師可以通過操作該軟件的教師端，隨時查看學生的練習情況，學生也可以通過該軟件的學生端舉手提問，然后教師再通過該軟件的教師端給他進行遠程協(xié)助。既避免教師在實驗中來來回來數(shù)次，又解答了學生的疑問，可謂是一舉兩得。

1 遠程監(jiān)控與協(xié)助

遠程監(jiān)控，可以分為“監(jiān)”和“控”兩部分，其中“監(jiān)”也就是遠程監(jiān)視，是指通過網(wǎng)絡(luò)獲得信息為主，主控端通過網(wǎng)絡(luò)向受控端發(fā)送監(jiān)視命令，受控端響應(yīng)請求，向主控端發(fā)送自己的桌面截圖。而“控”也就是指遠程控制，是指通過網(wǎng)絡(luò)對遠程計算機進行操作的方法，主控端向受控端發(fā)送控制命令，如鎖定、重啟、關(guān)機等操作，受控端響應(yīng)命令，自身執(zhí)行鎖定、重啟、關(guān)機等操作。總的來說，遠程監(jiān)控須做到監(jiān)、控結(jié)合[3]。

遠程協(xié)助，指導人員可以遠程控制和操作客戶的電腦，就像直接操作本地電腦一樣，對指導人員來講，非常的直接、直觀，對客戶而言，也可以清晰地看到指導人員的每一步操作，指導人員很快就可以找到問題的所在，并加以解決，同時客戶通過觀看也學會了相應(yīng)的操作。而教師和學生之間也可以利用這種遠程協(xié)助實現(xiàn)教學問題的交流，教師不用走到學生跟前，學生就得到教師手把手的輔導和幫助。

2 遠程監(jiān)控與協(xié)助的軟件實現(xiàn)

基于TCP、UDP的自身特點，本文所論述正是利用了它們各自的優(yōu)點設(shè)計出一個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與協(xié)助軟件。在教師端監(jiān)視學生端時，需要把學生端的桌面通過截圖后，再發(fā)送到教師端，由于發(fā)送的圖片字節(jié)數(shù)據(jù)要求完整，教師端接收到完整的圖片字節(jié)數(shù)據(jù)后才能正確顯示，所以這里采用TCP的方式進行圖片字節(jié)數(shù)據(jù)的發(fā)送。

（1）圖片數(shù)據(jù)發(fā)送的程序?qū)崿F(xiàn)過程，學生端接收到監(jiān)看命令，就對當前的桌面內(nèi)容進行截圖，由于圖片數(shù)據(jù)量比較大，為了縮短傳輸時間，先對圖片進行壓縮，然后再通過TCP方式發(fā)送到教師端的相應(yīng)端口。教師端檢測到端口的數(shù)據(jù)，便從該端口讀取數(shù)據(jù)，把讀到的字節(jié)數(shù)寫入文件，當連續(xù)讀取到的數(shù)據(jù)等于該圖片的字節(jié)數(shù)，表明該圖片已經(jīng)發(fā)送完畢，則在教師端顯示該圖片；若連續(xù)讀取到的數(shù)據(jù)小于該圖片的字節(jié)數(shù)，表明該圖片還在發(fā)送中，需要繼續(xù)從端口讀取數(shù)據(jù)；若連接讀取到的數(shù)據(jù)大于該圖片的字節(jié)數(shù)，則表明該圖片已經(jīng)發(fā)送完畢，并且最后一次從端口中讀取到的數(shù)據(jù)夾雜有下一張圖片的數(shù)據(jù)，需要把這次讀取到的數(shù)據(jù)進行分割，把前段部分寫入文件，把后段數(shù)據(jù)寫入下一個文件。在監(jiān)看的過程中，學生端每隔5秒，就通過TCP的方式向教師端發(fā)送自己的桌面截圖，這樣就實現(xiàn)了遠程監(jiān)看功能。

（2）圖片壓縮的實現(xiàn)，客戶端對自己的桌面進行截圖，得到的BMP圖片文件比較大，在1366×768分辨率下，一張BMP圖片文件大小在3M左右，而經(jīng)過壓縮后得到的JPG圖片文件大小僅為70K左右，減小文件體積的同時大大提高了傳輸速度。具體的文件壓縮實現(xiàn)過程見圖1。

圖1 JPEG壓縮過程

（3）在學生舉手部分，由于傳輸?shù)氖巧倭康臄?shù)據(jù)，這里采用UDP方式發(fā)送數(shù)據(jù)；在教師端向?qū)W生端發(fā)送黑屏命令、關(guān)機命令時，由于傳輸?shù)氖巧倭康臄?shù)據(jù)，這里采用UDP方式發(fā)送數(shù)據(jù)；在教師端對學生端進行遠程協(xié)助時，由于傳送的是大量的鼠標位置及點擊信息，但它在傳輸完整性方面要求不高，所以為了保證傳輸?shù)乃俣龋寣W生能看到實時的鼠標操作，這里采用UDP進行發(fā)送數(shù)據(jù)。

（4）遠程協(xié)助數(shù)據(jù)發(fā)送的實現(xiàn)過程，學生端接收到遠程協(xié)助命令，就對當前的桌面內(nèi)容進行截圖，并向教師端發(fā)送，這個發(fā)送過程同監(jiān)看功能的發(fā)送過程類似。當教師端接收到學生端的桌面截圖數(shù)據(jù)后，就顯示學生端的桌面截圖。教師端通過操作鼠標、鍵盤，并通過UDP方式向?qū)W生端發(fā)送鼠標位置、單擊、雙擊、右鍵單擊、鍵盤按鍵等信息，學生端接收到這些信息后，通過Mouse_event（）、Keybd_event（）函數(shù)向Windows系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的鼠標消息、鍵盤消息，這樣學生端的Windows系統(tǒng)就被教師端操縱起來，學生端桌面內(nèi)容發(fā)生變化時，再向教師端發(fā)送自己的桌面截圖，這樣一來，在教師端操作學生端就像操作本地機器一樣，遠程協(xié)助功能就實現(xiàn)了。

（5）教師端界面

局域網(wǎng)遠程監(jiān)控與協(xié)助的教師端界面見圖2。在該界面上方，有四個功能按鈕，分別是鎖定客戶、停止、監(jiān)看、遠程協(xié)助。在該界面下方，顯示了當前登錄連接到教師端的所有學生端，圖中所示僅有一臺學生端連接到教師端，該學生端的IP地址是192.168.0.106，只要通過鼠標點擊該學生端對應(yīng)的圖標，再點擊上方四個按鈕中的一個，就可以對該學生端進行相應(yīng)的監(jiān)控與協(xié)助操作。

圖2 教師端界面

（6）學生端界面

局域網(wǎng)遠程監(jiān)控與協(xié)助的學生端界面，見圖3。在該界面中，顯示了遠程教師端以及本地學生端的IP地址，TCP、UDP端口，這些信息僅供查看，不允許學生修改或調(diào)整。在該界面中，只有一個“舉手”按鈕可供學生操作，當學生需要教師的協(xié)助時，可用鼠標點擊該按鈕，教師端就會收到一個舉手信息，顯示在教師端界面相應(yīng)的學生端圖標中，教師就可以選中該圖標，對該學生端進行遠程協(xié)助。

圖3 學生端界面

（7）監(jiān)視功能

若教師想觀看某學生的練習情況，可在教師端選中某個學生端對應(yīng)的圖標，然后點擊“監(jiān)看”按鈕，馬上就可以看到從該學生端發(fā)過來的桌面截圖，見圖4，監(jiān)看界面會隨著學生的操作步驟變化而變化，這樣教師就可以掌握學生的練習狀況，從而給予相應(yīng)的表揚鼓勵或協(xié)助。點擊“停止”按鈕，則結(jié)束本次監(jiān)看。

圖4 監(jiān)看功能截圖

（8）鎖定客戶功能

若教師為了不讓學生操作計算機，使全體學生集中精神聽講，就可以通過鎖定客戶功能，使全體學生機進入黑屏鎖定狀態(tài)，屏蔽學生機的鍵盤及鼠標信息。方法是在教師端選中全部學生端的圖標，然后點擊“鎖定客戶”按鈕。也可以單獨鎖定某個學生端，例如，為了對正在進行非本課堂內(nèi)容操作的學生提出警告，就可以選中該學生端對應(yīng)的圖標，點擊“鎖定客戶”按鈕，則該學生機就會進入黑屏狀態(tài)，不可操作計算機。

（9）遠程協(xié)助功能

若有學生舉手求助，教師就可以選中該學生端對應(yīng)的圖標，再點擊“遠程協(xié)助”按鈕，此時馬上會在教師端看到該學生的計算機桌面，見圖5，并且通過教師機的鼠標和鍵盤，可以直接操作該學生機，例如通過鼠標點擊，打開某個菜單，啟動某個程序，通過鍵盤輸入文字等。這樣一來，教師就可以通過遠程的方式解答了學生的疑問或困難。

圖5 遠程協(xié)助功能截圖

3 結(jié)語

總的來講，TCP與UDP有各自特點，本文所述剛好利用了它們各自的優(yōu)點，設(shè)計出一款局域網(wǎng)監(jiān)控與協(xié)助軟件，既合理地利用了計算機、網(wǎng)絡(luò)的軟硬資源，又使得整個監(jiān)控與協(xié)助軟件簡單易用，實時高效，提高響應(yīng)速度的同時又確保了數(shù)據(jù)的完整性。在目前的計算機課堂教學當中，尤其是教師資源緊缺的狀態(tài)下，有效地減輕了教師同時輔導五、六十個學生的負擔。通過該軟件可輕易地掌握學生的操練情況，也可以很方便地給學生提供遠程協(xié)助，大大提高了教學效率。該軟件在圖像壓縮、截圖算法方面還有待進一步提高，接下來還會繼續(xù)深入學習研究，把整個監(jiān)控與協(xié)助系統(tǒng)的功能實現(xiàn)得更完整，更高效。

[1] （美）卡雷爾等著.TCP/IP協(xié)議原理與應(yīng)用（第4版）[M].金名等譯.清華大學出版社，2014，1

[2] 羅軍舟，黎波濤，楊明等著.TCP/IP協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)[M].清華大學出版社，2014，10

[3] 崔彥鋒，許小榮著.VB網(wǎng)絡(luò)與遠程控制編程實例教程[M].科學出版社，2002，8

[4] 張海藩，呂云翔著.軟件工程(第4版)[M].人民郵電出版社，2013，9

[5] 李立宗，劉云，張志強著.VB程序設(shè)計教程(第2版)[M].南開大學出版社2012，9

[6] 陳雪松，王海巍.JPEG壓縮編碼算法應(yīng)用及發(fā)展前景研究[J].計算機與數(shù)字工程，2009（01）

[7] 王海軍，劉彩霞，程東年.一種基于UDP的可靠傳輸協(xié)議分析與研究[J].計算機應(yīng)用研究，2005（11）

Design and Implementation of LAN Remote Monitoring and Assistance Based on TCP and UDP

LI Shang'en
（Dongguan Science and Technology School,Dongguan 523106）

Introduces amethod to design a network monitoring and assistance s of tware,teachers and students are respectively mounted to the machine,the teacher can practice at any time to see student terminal by teacher terminal,students can also through the student terminal to raise questions,teachers through teachers' of fer them the remote assistance.

TCP;UDP;Remote Monitoring;Remote Assistance

1007-1423（2015）07-0076-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.07.021

李尚恩（1980-），男，廣東廉江人，碩士研究生，講師，軟件設(shè)計師，研究方向為軟件工程

2015-01-16

2015-02-15