校園遠程網絡實驗室的設計與實現

曾東波

摘 要：隨著科學技術的發展，網絡實驗室已經成為高職院校開展教學活動的重要手段。文章從目前我國高職院校對網絡實驗室的需求出發，設計出基于Web的遠程網絡實驗室。

關鍵詞：高職院校;遠程網絡實驗室;Web技術;教學活動

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-1302（2015）09-0-02

0 ?引 ?言

實驗室教學是教學活動重要的組成部分，實驗室教學給學生提供了實踐機會，培養了學生的動手能力，激發了學生的創造性思維，并在實驗中加強了學生對知識的理解，是實現教學目標的重要途徑。傳統的實驗教學主要在學校的實驗室進行，易受到時間和空間限制，設備利用率不高，這些問題給實驗教學的發展帶來了嚴重阻礙，同時，與外界交流的局限性，也在一定程度上削弱了學生對知識的理解能力。

1 ?遠程網絡實驗室概述

傳統網絡實驗室已經不能滿足目前的實驗教學要求，隨著計算機技術的不斷發展，遠程網絡實驗室憑借其突破時間、空間限制，在高職院校實驗教學中得到廣泛使用。遠程網絡實驗室依靠的是實際設備，用戶對其進行遠程操作，通過數據傳輸，實際設備接收到操作命令后，即可運行，全部數據的獲取都是在真實狀況下完成的。

遠程網絡實驗室的優點主要體現在以下幾個方面：（1）與傳統網絡實驗室相比，遠程網絡實驗室打破了時間和空間限制。遠程控制實驗的條件下，無論何時何地，用戶都可以通過網絡開展實驗活動，因此，對于學生來說，能夠合理的對自己的學習計劃作出安排，提高了學習效率和學習質量。（2）遠程網絡實驗室使學生獲得的感受更加真實。遠程網絡實驗室借助的是真實設備，因此，能夠使用戶獲得真實感受，尤其是視頻會議和網上攝像機進行多媒體的信息反饋技術，這種感覺將會更加真實。（3）實驗室資源得到了充分利用。遠程網絡實驗室控制的設備對象，往往比較昂貴，對于高職院校來說，一旦有大量學生需要開展實驗活動時，大量購買設備是不現實的。而遠程網路實驗室實現了學生的自行安排學習計劃，即使是在其它學校和實驗室，也可以實現設備共享。該技術的實現，不僅節省了學校購買設備的資金，且便于對設備的管理和維護。

2 ?基于Web的遠程網絡實驗室系統設計與實現

2.1 ?設計要求

2.1.1 ?實驗預定

通過預定，一方面管理人員的負擔得以減輕;另一方面，一旦出現多個班級需要實驗，可以進行合理安排，保證每一個班級都能平等進行實驗，避免了重復使用實驗室的問題。

2.1.2 ?實驗指導

實驗是以設備為基礎進行的，同時，設備也是實驗教學的重要內容。為了避免學生的不當使用給設備造成破壞以及保證實驗的順利進行，實驗之前，教師應當向學生介紹設備的遠程訪問方法、注意事項、拓撲結構等。

2.1.3 ?實驗交流

學生在進行實驗的時候經常遇到這樣或那樣的問題，這時就需要他人幫助解決，同時，自己掌握的經驗方法也希望與他人進行分享，這時就需要搭建一個交流平臺，使學生與學生、學生與教師之間實現無障礙交流。

2.1.4 ?拓撲結構搭建

需要搭建一個能滿足大部分操作的拓撲結構，能夠使學生在進行實驗操作進行學習時，實現個性化設計。

2.1.5 ?系統指導

系統指導的目的就是能使學生更好地掌握系統的使用。

2.1.6 ?設備控制

保證用戶能夠對設備進行實際控制。

2.1.7 ?遠程用戶認證

針對遠程用戶設置，確保其能夠可靠的開展實驗操作。

2.2 ?系統功能和結構

在實驗教學中，最為常用的就是基于Web的網絡實驗室系統。該系統主要由實驗、科研服務、前臺用戶系統、后臺實驗室管理系統和用戶認證子系統組成。

后臺管理子系統的功能有：管理員登陸;查看用戶日志;用戶使用信息、對用戶預定情況進行審批，預定認證管理;計費管理，按照用戶使用時間的不同進行管理，比如可實現以半小時為單位進行計費;用戶管理，可將大批用戶通過手工添加的方式使其加入進來，即使是在人數較多的情況下，也能夠使用，并且還可以對用戶類別進行劃分，比如學生、教師、其他人員等;密碼管理，如果用戶忘記了自己的密碼，系統就可對其密碼進行復位，并將消息發送到用戶之前登記的郵箱當中。

認證子系統：當遠程用戶登錄系統時，為了保護用戶的信息安全，會在登錄環節開啟加密認證，這樣非法人員將無法登錄用戶系統，遠程網絡實驗室也得到了高效利用。

前臺用戶子系統：用戶注冊，通過預定實驗室完成實驗，用戶還可以對自己的資料進行修改，如：登錄名、郵箱、密碼等。

3 ?系統設計和實現

3.1 ?訪問服務器設置

系統通過校園網和太網線相連，對服務器進行訪問，為遠程網絡試驗設備提供了外部配置服務，通過異步串口線聯到整套設備的控制臺端口，反向控制的實現由telnet完成。

3.2 ?認證服務器配置

認證系統的主要功能就是在用戶登錄時，對其身份進行識別，用戶成功登陸系統后，獲取實驗，系統開始進行計費。認證系統主要由網絡接入服務器、用戶數據庫、認證服務器和計費服務器等組成的。本系統是在RADIUS協議的基礎上實現的，朗訊公司的RADIUS屬于客戶/服務器安全協議，目前，已經成為正式協議標準，由于其自身的優勢，已經逐漸得到網絡設備制造商的廣泛認可，能夠實現授權、驗證和計費，是遠程網絡實驗室建立的最佳選擇。該協議下，可以對用戶認證、服務選擇、口令加密、呼叫計費等實現集中管理。如果在服務器上運行該協議的客戶端，其客戶端就可以對用戶信息進行打包，然后發送到服務器上，此時服務器就會根據不同指令進行處理。

3.3 ?后臺數據庫設計

遠程的網絡實驗室，涉及到的基本數據項、數據結構，主要包括以下幾項：

（1）用戶表：屬于基本數據項，包含用戶名，密碼，聯系方式，通信地址，郵箱，在讀情況，用戶積分，帳戶余額等。

（2）交費表：基本包含用戶名，交費時間及金額。

（3）預定表：用戶名，預定時間和情況，設備編號。

（4）實驗安排表：設備編號，安排時間及時長。

（5）用戶日志：用戶名，登錄和退出時間。

一般可以通過MySQL建立相應的數據表和數據庫，然后建立ODBC數據源，數據源的目的就是獲取數據，從而做出安排。

4 ?結 ?語

近年來，計算機技術得到了快速發展，以計算機為基礎的教學軟件、教學系統在高職院校得到了廣泛使用。遠程網絡實驗室不僅打破了傳統實驗教學時間和空間的限制，設備管理人員的工作效率也得以提高，遠程網絡實驗室得到了高職院校的青睞，相信在不久的將來，隨著技術的不斷完善，一定會更好地服務于高職院校實驗教學。

參考文獻

[1]何懷文.陳子醉.肖濤.高校遠程開放網絡實驗室的研究與實踐[J].試驗科學與技術，2013，11（6）：214-217.

[2]趙會洋.遠程虛擬網絡實驗室的關鍵技術研究[J]. 電腦知識與技術，2013（3）：487-490.