計算機網絡實驗管理系統的設計與實現

林之丹（嘉應學院，廣東　梅州　514015）

計算機網絡實驗管理系統的設計與實現

林之丹
（嘉應學院，廣東梅州514015）

摘要：隨著信息技術的不斷發展，培養高素質的網羅設計人才與高級網絡管理人才已經逐漸成為當前的主要任務.針對計算機網絡課程的教學中存在的各種問題，我們設計了一個計算機網絡實驗管理系統.該系統是在Windows平臺的Socket通信接口技術與數據庫技術的基礎上，從而完成計算機網絡上機實驗的管理.教師在教學中使用該系統可以對教學內容與學生進行動態化的管理，而學生則可以在課堂上瀏覽實驗要求，進行師生間的對話交流并自動提交實驗報告等.本文從系統的功能、系統的設計以及系統的實現三個方面進行詳細論述.

關鍵詞：計算機網絡；Socket接口；數據庫

為了適應社會對創新性網絡設計人才與高級網絡管理人才的需求，學校必須改進計算機類專業學生的學習環境，解決計算機類專業學生在課堂學習中遇到的各類問題.特別是在計算機網絡等實驗教學中，多數學校的教學環境比較差、上課學生比較多，因此對學生的課堂管理難度就加大，這就導致教師的課堂教學效果不佳.針對計算機網絡實驗教學中存在的問題，我們研發了適應于教學的計算機網絡實驗管理系統，該系統不僅可以幫助教師進行良好的網絡教學與管理，同時還可以幫助學生更好地進行網絡課程實驗學習，從而有效地解決了計算機網絡實驗教學中的問題.

1計算機網絡實驗管理系統的功能

計算機網絡實驗管理系統是基于客戶/服務器模式進行研發的，根據學校中的主要用戶主體，可以分別提供教師使用時的功能以及學生使用時的功能.

在教師身份登錄的條件下，計算機網絡實驗管理系統可以完成以下幾個功能：其一，教師可以向所有學生或者是某一個學生發送實驗的內容以及實驗要求；其二，教師可以與學生進行交流，了解學生的學習進程；其三，教師可以利用該系統對學生進行監視，從而實現自動在線點名[1]；其四，教師可以對學生提交的實驗報告進行自動收取；其五，教師可以對學生的實驗情況進行全程監督，同時還可以對某一個學生顯示器上呈現的內容進行有效的動態撲捉.

在學生身份登錄的條件下，計算機網絡實驗管理系統可以完成以下幾個功能：其一，學生可以對教師發送的實驗內容與實驗要求進行瀏覽，從而了解實驗的基本信息；其二，學生可以向教師提交實驗的報告；其三，學生可以對實驗進行模擬；其四，學生可以利用該系統與教師以及學生進行交流.

通過以上分析，可以看出，計算機網絡實驗管理系統的應用不僅可以大大減少教師的工作量，提高教師的教學效率，而機上對話功能的運用可以降低實驗室內的噪音，從而使實驗室保持良好的環境.同時，該系統的應用還可以有效地調動學生的學習積極性，激發學生的學習潛能，提高學生的學習效果.

2計算機網絡實驗管理系統的設計

2.1計算機網絡實驗管理系統的設計目標

計算機網絡實驗管理系統在設計過程中必須具有以下幾個方面的功能：第一，該系統應該建立兩種類型的數據庫，分別是教師數據庫與學生數據庫，從而滿足教學過程中教師與學生的不同需求；第二，該系統必須建立運行庫，而運行庫應該是在注冊信息與數據庫關聯的基礎上建立起來的，同時運行庫還必須擁有導出功能；第三，該系統應該具有監視網絡上每一臺機器運行情況的功能；第四，該系統應該可以使教師對實驗要求進行講解并可以分發到每一臺機器中，同時還可以對學生的實驗報告進行提交與保存；第五，該系統應該具有對實驗進行模擬的功能[2]；第六，該系統應該能夠為教師與學生交流意見時提供對話的平臺.在以上六種功能之外，還可以適當的增加一些智能化的功能，比如自動輸入的功能.

2.2計算機網絡實驗管理系統的模塊設計

根據計算機網絡實驗管理系統功能的需求，我們可以將系統分解為以下五種模塊：第一，系統的登錄與注銷模塊.對于登錄模塊來說，該系統可以根據登錄模塊對用戶的身份以及上機時間的長短進行確定，同時可以根據用戶身份的不同提供不同的功能.對于注銷模塊來說，該系統可以對用戶的下機時間進行確定.通過登錄與注銷模塊、數據庫以及運行庫的情況，從而對教師與學生的出勤情況進行考察.從教師的角度來說，能夠計算出教師每個月的課時數；從學生的角度來說，能夠檢查出學生遲到、早退以及曠課的情況，這在無形中幫助教師實現了點名.第二，系統的實驗相關模塊.該系統的實驗相關模塊中主要包含了三個功能，分別是實驗要求的分發、實驗報告的提交以及對實驗進行模擬.在實驗要求的分發功能中系統應該具有信息群發與單發的功能；在實驗報告的提交功能中系統應該有自動存盤的功能.第三，系統的意見交換平臺模塊.該系統的意見交換平臺模塊應該實現教師與學生的對話要求，主要包括兩種方式，分別是“一對一”與“一對多”的方式.第四，系統的監視模塊.該系統的監視模塊只有教師可以使用，該模塊可以顯示每個終端的連接情況，實現對終端使用情況的監視.此外，它還可以對運行資料庫進行查閱，同時對運行資料庫進行導出并保存所需的信息.第五，系統的幫助模塊.該系統的幫助模塊可以對軟件的操作方法進行講解，同時還可以使用戶迅速的學會軟件的使用方法[3].

2.3計算機網絡實驗管理系統的數據庫設計

計算機網絡實驗管理系統中包括了三個數據庫，分別是教師庫、學生庫以及運行庫.其中，教師庫與學生庫中包括了教師的相關信息，比如用戶的身份標識號、姓名以及上機時間等信息，從而掌握教師與學生的上機情況；運行庫中主要包括了該系統在運行過程中所需要的一些基本信息.與此同時，該系統在運行過程中可以建立一個臨時庫，從而可以方便儲存一些臨時需要的數據.

3計算機網絡實驗管理系統的實現

3.1 Socket接口

所謂的Socket是一個網絡上跨平臺的應用程序進程間的通信機制，對于計算機的應用程序來說，Socket類似于一個服務協議插座，程序中不同的協議，對應著不同的端口[4].微軟公司在它們的Windows平臺上提供了Windows Socket規范，主要是為了給應用程序的開發者提供API，同時為了使軟件供應商能夠有統一遵守的規范.與此同時，Windows Socket也定義了一個二進制接口，從而有效保障Windows Socket API的應用程序可以在任何網絡供應商的符合Windows Socket協議的實現上工作.

Windows Socket規范定義并記錄了API與網絡協議族連接，特別是對于全部的Windows Socket實現都可以支持流套接口以及數據報套接.

應用程序主要是利用Windows Socket的API，從而實現了計算機相互之間的通訊.同時Windows Socket又可以通過下層的網絡通訊協議功能以及操作系統調用實現實際的通訊工作，它們之間的關系如下圖所示.

在建立分布式應用的時候，目前主要使用的方法是運用客戶服務器模型.該模型在使用過程中有一定的要求，即使用過程中必須有一整套由客戶機與服務器達成共識的協議，該協議可以有效保障服務能夠被提供或者是可以被接受.在不同的情況下，該協議的存在方式兩種，分別是對稱性的不對稱性的.其中，在對稱性的協議中，協議中的每一方都有可能會扮演主從角色.而在不對稱性的協議中，往往是一方扮演著主機角色，相應地另一方則扮演著從機的角色.

對于一個服務程序而言，往往是在一個“熟知端口”監聽對方服務的請求，這也就是說，在沒有請求發出的時候，該服務器進程是處在休眠狀態的，直到有客戶對這個服務器提出了連接的請求，此時，服務程序會被這一請求而“喚醒”，同時立即給客戶提供相應的服務，即對客戶的請求進行相應的反應.一般來說，在設計客戶服務器應用程序的時候，連接的服務是其設計的標準，但是在特殊情況下，某些服務也是可以利用數據報套接口來提供的.

Socket作為應用程序間的通信端口，在同一臺計算機上的不同計算機的兩個進程間可以分別建立兩個Socket.通過連接之后，應用程序的兩個進程之間就可以進行數據的相互交換工作.一般來說，Socket接口主要包括三個部分，分別是Socket的IP地址、Socket的通信端口以及Socket的類型，其中，Socket的IP地址主要是為了確定通信目的的計算機；Socket的通信端口主要是為了確定目的計算機的應用程序進程；Socket的類型中的套接口根據通訊的性質可以分為三種類型，分別是流式套接口、數據報套接口以及原始套接口[6].通常情況下，應用程序主要是用在同一類的套接口之間的通訊，但是只要底層的通行協議允許，那么不同類型的套接口之間也可以實現通訊.目前，對于客戶而言，可以使用的套接口有兩種，分別是流量套接口與數據報套接口.

3.2計算機網絡實驗管理系統的實現

本文中設計的系統的總體結構如下圖所示.

在使用該系統的時候，主要是通過Delphi語言來實現，使用Delphi語言的數據庫引擎BDE可以使系統程序的編寫與移植更加的簡便，同時還能夠有效地適應客戶/服務器模式.Delphi的使用主要具有以下兩種功能：其一，通過使用Delphi提供的訪問數據庫功能，從而可以對教師與學生數據庫進行管理，同時還可以對學生上機時的出勤情況進行考察.此外，它還可以實現數據庫的相關功能；其二，Delphi的集成開發環境提供了客戶與服務器端Socket的ClinetSocket與ServerSocket構件，通過Delphi的Socket集成，從而可以達到教師與學生以及學生與學生之間進行交流的目的，其交流內容主要包括了實驗要求的分發、實驗報告的提交以及每個終端之間的對話等.

4　結束語

綜上所述，該系統研發后，我們對該系統的運行情況進行了測試，結果顯示，該系統工作過程中運行穩定，并且操作上比較簡單，最終實現了設計時提出的各項性能指標，即能夠監視網絡上每一臺機器的運行情況，同時還能對學生以及教師的上機情況進行記錄，為學生與教師的對話提供的平臺，得到了師生的好評.該系統不僅僅可以運用于計算機網絡實驗教學中，同時還可以運用于其他計算機類課程的教學中，因此，該系統的使用范圍比較廣，具有比較強的通用性.

參考文獻：

〔1〕解凱超，陳福建，劉鑫，等.基于SSH的計算機網絡實驗管理系統的設計與實現[J].科技情報開發與經濟，2012.

〔2〕周洪寶，成偉，吳軍，等.基于WEB的計算機網絡實驗CAI系統的設計[J].計算機與數字工程，2011.

〔3〕周凌.基于web的網絡實驗教學管理系統的設計與實現[D].合肥工業大學，2010.

〔4〕王建宏，劉嘉勇.基于B/S的實驗管理系統設計與實現[J].通信技術，2010.

〔5〕周山.計算機網絡實驗室教學管理系統設計[J].數字化用戶，2013.

〔6〕王強，李戰春，劉曉春等.網絡實驗室管理系統的開發與實現[J].實驗室研究與探索，2010.

中圖分類號：TP393.07

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2015）09-0028-03