計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張蓉

摘 要： 信息技術(shù)的發(fā)展和完善對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)管理人才的需求逐漸提升，為滿足高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的需求，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(kù)技術(shù)，借助Windows的通信接口技術(shù)（Socket）實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的高效管理，通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)管理教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程（包括實(shí)驗(yàn)要求的瀏覽及自動(dòng)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等），具有較高的實(shí)用性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò); 實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng); Socket 接口

中圖分類號(hào)： TP311.52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：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(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用在教學(xué)中的比例逐漸增加，社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及管理人才的需求逐漸提高，學(xué)校尤其需對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)，為滿足教學(xué)需求，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一，對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的高效管理還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，輔助教學(xué)的軟件系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行全覆蓋，大多只進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室管理事務(wù)處理（如收發(fā)實(shí)驗(yàn)作業(yè)、設(shè)備使用狀態(tài)管理等），本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)意在參與并實(shí)現(xiàn)智能化管理計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，使實(shí)驗(yàn)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(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，需完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，輔助教師進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與管理，提升網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

教師通過(guò)使用系統(tǒng)具體需實(shí)現(xiàn)的功能包括：（1） 教師可將實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)時(shí)或遠(yuǎn)程交流，進(jìn)而能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)情況做到充分了解;（3） 教師通過(guò)使用該系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)在線點(diǎn)名，掌握每個(gè)學(xué)生的出勤情況;（4） 自動(dòng)收取學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，據(jù)此對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo);（5） 對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況實(shí)現(xiàn)全過(guò)程監(jiān)督，動(dòng)態(tài)撲捉各個(gè)學(xué)生顯示器上的內(nèi)容，有效避免學(xué)生對(duì)娛樂(lè)軟件的使用。學(xué)生通過(guò)使用系統(tǒng)具體需實(shí)現(xiàn)的功能包括：（1） 瀏覽具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)要求，及時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)課的具體內(nèi)容，做好課前準(zhǔn)備;（2） 晚餐實(shí)驗(yàn)后通過(guò)系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交給教師;（3） 學(xué)生可在課下完成實(shí)驗(yàn)?zāi)M，使用該系統(tǒng)同教師以同學(xué)進(jìn)行交流，及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)遇到的問(wèn)題[1]。

2?計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1?系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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(yàn)室管理系統(tǒng)意在參與并實(shí)現(xiàn)智能化管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控并錄制，智能監(jiān)測(cè)娛樂(lè)軟件的啟動(dòng)情況，查看指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行遠(yuǎn)程答疑，有效解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率得以有效提升。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)教師數(shù)據(jù)庫(kù)及學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)兩種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中不同用戶（教師和學(xué)生）的需求得以有效滿足，在注冊(cè)信息同數(shù)據(jù)庫(kù)完成關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上完成運(yùn)行庫(kù)的建立（運(yùn)行庫(kù)具備導(dǎo)出功能），以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交與接收及對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂的動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能，保證網(wǎng)絡(luò)上各臺(tái)機(jī)器運(yùn)行情況都在實(shí)驗(yàn)管理教師的監(jiān)控范圍內(nèi)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)要求的填寫及發(fā)送功能使每個(gè)學(xué)生掌握具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，且系統(tǒng)具備實(shí)驗(yàn)?zāi)M功能，通過(guò)系統(tǒng)提供的對(duì)話平臺(tái)使教師同學(xué)生間能夠及時(shí)進(jìn)行交流，解決教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題[2]。

2.2?管理系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)

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(rèn)及上機(jī)時(shí)間長(zhǎng)短的確定主要通過(guò)登錄模塊實(shí)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(jī)時(shí)間的確定則通過(guò)注銷模塊完成，登錄與注銷模塊結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行庫(kù)的使用完成對(duì)教師與學(xué)生出勤情況自動(dòng)考察，將教師每個(gè)月的課時(shí)數(shù)計(jì)算出來(lái)，對(duì)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(shí)際教學(xué)過(guò)程中;（2） 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K的主要功能在于發(fā)布實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告（系統(tǒng)具有自動(dòng)存盤的功能）及進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn);（3） 對(duì)話平臺(tái)模塊的主要功能在于滿足教師與學(xué)生的一對(duì)一或一對(duì)多的對(duì)話要求，及時(shí)解決教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題;（4） 系統(tǒng)的監(jiān)視模塊的使用對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)終端使用情況的自動(dòng)監(jiān)視，減少了教師的工作量，同時(shí)還能夠查詢運(yùn)行資料庫(kù)，根據(jù)實(shí)際需要導(dǎo)出并保存所需運(yùn)行資料庫(kù)的信息[3]。

2.3?系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由教師庫(kù)、學(xué)生庫(kù)及運(yùn)行庫(kù)3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，教師相關(guān)信息存儲(chǔ)在教師庫(kù)中，學(xué)生相關(guān)信息存儲(chǔ)在學(xué)生庫(kù)中，主要內(nèi)容包括用戶身份標(biāo)識(shí)號(hào)、姓名、上機(jī)時(shí)間等信息，完成對(duì)教師與學(xué)生的出勤情況、上機(jī)情況、實(shí)驗(yàn)情況等的掌握;運(yùn)行庫(kù)中主要由系統(tǒng)運(yùn)行所需的基本信息，在運(yùn)行過(guò)程中該系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要建立臨時(shí)庫(kù)用于儲(chǔ)存一些臨時(shí)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(yùn)行效率。

3?系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1?系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)

本文采用了Socket接口，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序（跨平臺(tái)）進(jìn)程間的通信過(guò)程，Socket類在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序中，以不同的端口對(duì)應(yīng)不同的協(xié)議，Windows平臺(tái)通過(guò)Windows Socket規(guī)范的提供，應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)者有更多的API可供使用，Windows Socket對(duì)二進(jìn)制接口的定義使應(yīng)用程序能夠跨平臺(tái)工作（只需符合Windows Socket協(xié)議），支持流套接口及數(shù)據(jù)報(bào)套接口，實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序通過(guò)Windows Socket中API的使用使系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)間的通信得以有效實(shí)現(xiàn)，實(shí)際的通信過(guò)程通過(guò)下層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議功能的調(diào)用實(shí)現(xiàn)，通信過(guò)程如圖2所示。

通過(guò)客戶服務(wù)器模型的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用的建立，應(yīng)用該該模型時(shí)，需依據(jù)客戶機(jī)與服務(wù)器達(dá)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(duì)稱性（主從角色不確定）的和不對(duì)稱性（由固定一方扮演主機(jī)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(duì)稱性協(xié)議。客戶服務(wù)器應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)以連接的服務(wù)作為標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)程序在沒(méi)有請(qǐng)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(qǐng)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(guò)使用數(shù)據(jù)報(bào)套接口提供服務(wù)，應(yīng)用程序間以Socket作為通信端口，對(duì)不同計(jì)算機(jī)的兩個(gè)進(jìn)程間通過(guò)在在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上（即主機(jī)）上完成2個(gè)Socket的分別建立并進(jìn)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(gè)進(jìn)程間有效進(jìn)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(guò)Socket的IP地址完成了通信計(jì)算機(jī)的確定，計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)程的確定則由Socket的通信端口完成，從而實(shí)現(xiàn)了教師同學(xué)生間的一對(duì)一或一對(duì)多的交流及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容/報(bào)告的發(fā)送與接收[4]。

3.2?實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)程序的實(shí)現(xiàn)

本文主要采用Delphi語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的程序功能，該語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎BDE簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序的編寫與移植過(guò)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(shí)現(xiàn)的功能包括：（1） Delphi提供快速高效的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)教師與學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)信息的管理及維護(hù)過(guò)程，并對(duì)學(xué)生的出勤情況及上機(jī)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)考察，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)Delphi的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)ClinetSocket與ServerSocket構(gòu)件的有效提供，更好的實(shí)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(wèn)答及交流過(guò)程（包括發(fā)布實(shí)驗(yàn)要求及內(nèi)容、提交/接收實(shí)驗(yàn)報(bào)告及系統(tǒng)內(nèi)各終端間的對(duì)話等）則通過(guò)Delphi的Socket集成實(shí)現(xiàn)[5]。

4?系統(tǒng)測(cè)試

為檢測(cè)本文所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的實(shí)用性和穩(wěn)定性，對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生使用該系統(tǒng)進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)課操作，得到了師生的好評(píng)，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的測(cè)試（每天至少1節(jié)實(shí)驗(yàn)課），測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)的各模塊功能均得以實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單且運(yùn)行穩(wěn)定，教師在課上通過(guò)主機(jī)界面即可對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的各臺(tái)機(jī)器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視（有課堂以為的軟件開(kāi)啟時(shí)會(huì)發(fā)出具體位置的提示信息），對(duì)學(xué)生及教師的上機(jī)情況及出勤情況完成了準(zhǔn)確的記錄，教師與學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)提供的對(duì)話平臺(tái)能夠更有針對(duì)性的解決每個(gè)學(xué)生的問(wèn)題，該系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，在計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)中具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)用該系統(tǒng)的科使教師的工作量得以顯著降低，機(jī)上對(duì)話功能減少對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)其他學(xué)生的干擾，在保證良好的實(shí)驗(yàn)氛圍的同時(shí)學(xué)生能專注于實(shí)驗(yàn)，有效調(diào)動(dòng)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(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)管理人才的需求逐漸提升，為滿足高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的需求，本文主要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)的主要功能模塊，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，借助Windows的通信接口技術(shù)（Socket）實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的高效管理，通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)管理教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程（包括實(shí)驗(yàn)要求的瀏覽及自動(dòng)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等），具有較高的實(shí)用性和穩(wěn)定性。

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（收稿日期： 2018.11.20）