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一种基于半分布式P2P结构的网络教学模型研究

2020-12-08阅读(818)

一种基于半分布式P2P结构的网络教学模型研究

论文摘要

网络教育已经进入了数字化、智能化、个性化的发展阶段,新的通讯技术为传递最新的教学信息与知识提供了更多的途径,为网络教育资源的建设带来了突破性发展。但是,目前多数网络教学系统由于采用了C/S网络结构,仍存在着资源共享方式的不足和在线交互的不足两个难题,而把P2P技术应用于网络教学系统,能够很好地解决网络教学资源共享和用户间互动问题,使得有利于知识自由获取的、动态的学习成为可能。本课题的主要目的是研究设计一个基于P2P技术的网络教学模型,通过P2P技术能够直接交换共享计算机上的资源和服务,实现高效利用现有的有限资源,解决C/S模式的系统瓶颈问题。采用P2P技术构建的网络教学平台具有良好的健壮性、扩展性、负载均衡,闲置的资源得到使用,在网络教育的各个功能实现上优势明显。本文首先对P2P网络相关技术的原理进行了研究,详细分析了P2P技术的特点、P2P的拓扑结构和目前P2P技术的应用现状。在此研究的基础上,本文提出了一个基于P2P网络的教学模型,在该模型中,由于采用了半分布式P2P网络结构,即解决了C/S模式的瓶颈,又保证了系统的安全性。该模型有三大模块构成:虚拟的协作学习方式能够更快捷地解决用户所遭遇的现实问题,并消除了通过正式教学系统进行学习的时空障碍;在线视频教学模块在P2P网络中应用流媒体技术,实现网络课堂直播,使学生通过网络能够同步听课,突破传统网络结构中视频传输效率低的问题;基于P2P文件存储技术的知识管理模块是在学习对等网络范围内搭建一个海量知识存储池,向用户提供存储服务。接下来本文自主设计和开发了模型中的在线视频教学模块——一个基于P2P网络的互动式网络教学视频点播系统。在实现部分,首先针对底层P2P网络的搭建,就几个与服务器性能关系密切的环节为例,给出了较为详细的实现。接着给出了其他难度环节的开发概要。最后,通过实际搭建的一个模拟环境对该系统进行了使用测试,通过测试结果部分验证了该视频教学系统初步达到设计目的,与传统C/S服务器比较,性能的确有很大提高。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 引言
  • 第一节 课题的研究背景和意义
  • 一、课题的研究背景
  • 二、技术应用于网络教育的前景
  • 第二节 本文的主要研究工作
  • 第三节 研究方法
  • 第四节 本章小结
  • 第二章 P2P技术
  • 第一节 P2P技术的特点
  • 一、P2P概念
  • 二、P2P技术的特点
  • 第二节 P2P网络结构研究
  • 一、中心化拓扑（Centralized Topology）
  • 二、全分布式非结构化拓扑（Decentra-lized Unstructured Topology）
  • 三、半分布式拓扑（Partially Decentra-lized Topology）
  • 四、全分布式结构化拓扑（Decentra-lized Structured Topology）
  • 第三节 国内外P2P的研究成果
  • 第四节 国内外基于P2P技术的网络教学应用现状
  • 第五节 本章小结
  • 第三章 P2P-EL模型设计
  • 第一节 模型设计目标和思路
  • 一、设计目标
  • 二、P2P-EL模型设计原则
  • 三、模型整体构成
  • 第二节 拓扑结构选择
  • 第三节 逻辑模块划分
  • 一、协作学习
  • 二、在线视频教学
  • 三、知识管理
  • 第四节 本章小结
  • 第四章 P2P-EL模型中在线视频教学模块的实现
  • 第一节 模块的技术架构
  • 第二节 设计目标
  • 一、满足流媒体播放的要求
  • 二、在能力不同的播放节点间均衡负载
  • 三、提供服务质量保证
  • 四、减轻底层主干网络的负担。
  • 第三节 开发工具
  • 一、P2P网络平台开发工具
  • 二、前台开发工具
  • 三、数据库开发工具
  • 第四节 系统功能模块设计
  • 第五节 系统实现的关键技术
  • 一、网络节点的设置
  • 二、传播树的构成
  • 三、节点加入策略
  • 四、节点退出的策略
  • 五、视频对等体的加入及身份验证
  • 第六节 本章小结
  • 第五章 实验测试
  • 第一节 实验环境的构建
  • 第二节 测试目的
  • 第三节 忽略的测试因素
  • 第四节 测试过程和内容
  • 第五节 测试结果分析
  • 第五节 本章小结
  • 第六章 结束语
  • 第一节 总结
  • 第二节 展望
  • 参考文献
  • 附录 系统函数定义
  • 攻读学位期间发表的论文和研究成果
  • 致谢

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