99厘米的彼得

9—88开放式实时交互wWw多媒体CAI服务平台及其应用中东娅黄鹏张志坚沈宏伟(云南大学信息与电子科学系昆明6500910871—5033743)摘要利用现有的成熟的Web服务、微软的ActiveX技术，在现有校园网的基础上，实现了一十基于Web的开放式CAI发布、储存、内容提供服务平台系统。在系统一级提供一个可以由教师客户自由扩充及定棚并为学生客户提供完全交互的网络CAI服务平台．使非计算机专业人员也可利用现有工具轻松地寰现该CAI鼹务系统针对某个领域的特殊扩充和对原有某钡域cAI的的修改。关■调CAIActiveX实时交互wwwOpeningCAIMultimediaServicePlatformofReaitimeInteractiveandApplicationShenDongyaHuan^gPengZhangZhijianShenHongwei(InformationandElectronicS洒Ⅻ鼢rtmentYunnanUniveesityKunmingYunnanP．RChina650091)ABSTRACTBasedonthewebserviceandMicrosoftActiveXtechnology。WedesignandrealizeaOpeningCAIserviceplaformofpublishing，storage，informationprovidingonwebservice．Itprovidesahighlycustomized，fullyinteractive，andexpandfreelyCAIenviron．tTtent．Thepersonwhoisnotprofessionalomuputerprogramercanrealizethecustomizedex．pandingonspecialfieldsandmndifytheorignalsystemfreelybyanywebauthort001．KEYWORDSCAI．ActiveXRealtimeinteractiveWWW1引言自Intemet进入中国以来，www(万维网)就以其丰富多彩的页面和惊人的发展速度不断改变人们的学习生活方式。CAI作为计算机学科应用的主要领域，也随着www的发展跨入了一个新的时代。因此，基于当前www的最新技术，我们提出了一个称之为“开放式实时交互www多媒体CAI服务平台”的新概念．在实现该平台的基础上．利用此概念实现了一个电磁场与电磁波领域实验的CAI应用。1995年，随着Java语言的推出，我们利用Java语言在www上实现了一些简单的CAI实验仿真。然而，由于Java语亩标准的不确定性，以及它在软件工程方面几乎没有完善的系统建模9—89CASE工具，开发环境简陋，通常只能用JDK开发一些Applet(Java小应用程序)，根本无法建立一个完善、全面的CAI教学系统。而且Java语言对于非专业人员难度太大。1997年下半年，微软公司提出了AcitveX。COM等技术。该技术完全支持分布式应用，采用VisualBasic和VisualC++实现，有良好的软件工程工具支持，有成千上万的源程序，C++在科学计算方面尤其强大，很适合工科的实验计算。到1998年，此项技术得到了进一步的发展．出现了更加适合分布式应用的COM+、DCOM。因此，用该技术来实现一个CAI应用环境较之Java有很大优越性。为此，我们利用Activex和COM技术开发了一个开放式实时交互www多媒体CAI服务平台。系统采用实时二次加密防止IP包监听、实时实验仿真、根据数据流量自动选择服务器等创新技术，解决了远程教育中收费用户的帐号由于IP包被监听而被盗用的问题，减少了服务器的运算量，提高了服务器的性能。确保了多媒体服务的质量。现在正在该系统上开发一个电磁场与电磁波实验仿真的CAI应用。2系统总体设计在系统的总体构成上。我们采用了包括用户层、事务处理层、数据服务层的典型三层模型，具有很好的可扩展性和可维护性。系统逻辑结构如图1所示。l￡生嚣篓壁盐霉l'ar·＼／＼-●。≮／R瓢瓣■K箨裂拓蠡务一_l一魏篇黑托rl．—一，，／／f学生’|驾啊?l白，一—叫多媒俸服务f卜。。。—’’_'／＼。⋯。。一一般贝蝌求／／＼＼潼仁=====习麓黥学生确赢艇爱翻≮蹦嘉啬翠嘉誊羞黔圈1系统逻辑结构图9—90(1)CAI系统的服务器端——数据服务层。主要提供网络CAI的数据存储和传输。采用Mi—crosoft的InternetInformationServer。该软件与WindowsNT紧密集成，使网络管理端大大简化，其易用性比起一些基于Linux、Solaris等UNIX的系统有了很大的提高，节省了系统网管人员的费用．降低了对系统网管的技术要求，适应于我国缺乏UNIX系统维护人员这一特点。有很高的费效比。(2)cAI系统的客户端——用户层。为了符合世界网络化这一潮流，我们采用Microsoft的In．ternetExplorer作为统一的客户端界面。由于该软件是免费的．微软每年都会全力推出其稳定的更新版本。这就使我们省去了开发一个先进稳定的客户端所需的大量时间和费用，从一定程度上提高了系统的稳定性。(3)中间件层——事务处理层。该层是系统的核心。在中间件这一层中针对现有www服务模型我们提出了一些较好的解决办法，如：中间件实时二次加密防止网络IP包监听(提高系统安全性)、中间件实时实验仿真、中间件CAI模块发布实现(提高易用性)、中间件实现根据数据流量自动选择服务器(提高网络CAI的服务质量)。在随后一节中，我们将重点论述中间件层的组成及系统实现。3系统实现中间件层主要包含三个模块。(1)授权认证模块。该模块在系统中用于对注册用户通过密码进行认证。采用ActiveXDI．I．来实现。模块平时存放于服务器上，当未认证用户请求CAI服务时，系统将该DI。I。送至浏览器．并由浏览器自动启动。然后，该DLL接收用户帐号和密码，进行一次简单加密后再发往CAI服务器进行二次认证，这就是我们提出的实堕二达加密随止IP包监噬这一增强网络安全的。由于该DLI．存放在服务器上，网络管理员可以随时更换加密的算法。使原有的网络监听密码的工具如Sniffer，无法监听到密码，只能监听到一些加密后的字符。该模块解决了远程教育中收费用户的帐号由于IP包被监听而被盗甩的问题。(2)实时实验仿真模块。该模块在系统中实现基于浏览器本机运行的实时实验仿真．也采用ActiveXDI．I．来实现。现有的多媒体交互式网络CAI软件，由于在大量数据传输时网络延时比较严重，使得本来应该实时完成的如实验仿真和模拟在10M以太网内根本无法实现，面咀实验运算通常还要利用服务器的部分处理时间，造成CAI服务质量的下降。但这一问题在采用了实时实验值真攫缝后得到了解决，并且减少了服务器的运算量。提高了服务器的性能。以我们在该系统上开发的电磁场与电磁波实验仿真CAl软件为例。通过为特定的实验根据大纲要求编写定制的DLL，在用户请求这一服务时，服务器将嵌入该DLL的页面发送到客户浏览器，浏览器自动将该DLL运行，接收用户输入，然后根据用户输入的数据，在客户本地机上进行运算，将运算结果返回该页面，使客户可以马上看到实验仿真的结果。(3)媒体服务请求模块。媒体请求服务模块是向客户提供多媒体服务的。由于多媒体数据如视频、音频的数据量大，在我们实现系统时发现，同一个服务器即使采用100M的网卡也不能支持太多的视频流，现有的解决方法是采用多服务器。但如何在多台服务器之间均匀分配多媒体请求，保证多媒体服务质量呢?我们提出了根据丝握适量自塾遂捶壁盘墨技术，经过使用，的确保证了多媒体服务的质量。其基本原理如下：当用户请求多媒体服务时，服务器自动将嵌入该模块的页面发给客户，这时客户端自动运行该模块。然后模块自动向系统指定的几个多媒体服务器发出ping指令，根据返回的延时时间判断各个服务器的繁忙程度，然后向时延较小的一个服务器发出多媒体请求(不向时延最小的发送主要是为了防止出现并发操作。使本来时延最小的突然变成时延最大的)。此外．系统还有以下一些特点：(1)开发平台开放性。系统采用HTML作为主要实现手段。客户可根据自己的要求自由选择开发工具。对于简单要求的客户可以用Microsoft的Office来进行简单开发，中等程度可以使用MicrosoftFrontpage或Marcomedia的Dreamweaver来做，高级用户则可以在系统页面上嵌入Javaapplet(Java小应用程序)，VRML(三维模型)来实现较为复杂的交互，甚至可以由我们为其定做特定的CAI实验仿真模块。(2)客户可修改性任何一个用户只要拥有发布的权限就可以任意更改系统的界面外观．并根据自己的教学需求对原有CAI模块的各个部分进行增删修改。真正实现了CAl教学的量体裁衣。(3)CAI应用模块可缩放性：在系统上开发的针对某一学科的CAI应用模块。可以采用CompileHTML技术，完全不用做任何更改就可以脱离TcP／IP网络运行，使学生不但可以在网络上进行CAI学习。也可以下载到自己家中的计算机上进行。这样还方便了一些没有T四／IP校园网的学校使用该模块进行CAI教学。4结论该CAI服务平台与现有CAI软件相比．有以下多方面的优点：第一，系统是一个服务平台。它并不拘泥于某个具体学科的计算机辅助教学，而是在www上提供一个关于CAI的发布、储存、传输的服务平台。使用浏览器(MSIntemetExplorer)作为统一的客户端。，．第二，系统是一个开放式的系统，由于系统采用了中间件(Middleware)技术，大大简化了基于www的CAI素材发布过程。第三。系统采用实时实验仿真技术。该技术解决了现有www应用系统实时性差，在CAI应用时无法实现实时实验仿真的同题。第四，系统的CAI应用模块可以脱离网络运行，使系统具有极强的伸缩性，可{≥【镭应我国各类各级学校开展CAI应用。总之．这是一个先进的CAI系统，提供了在校园阿上CAI教学和实验仿真的一个完整实现。随着国内Chinanet网络硬件基础设施的发展，本系统可以发展成为一个集交互式教学、多媒体演示、实验仿真为一体的远程教学平台．为我国下世纪初的教学改革提供一个良好的CAI环境。参考文献1ShenDongyaetc．TheSyatemofCornputei-SmearedExperimentonElermmⅢraetlcFieldandWave．Proceedin49sof1993InternatkmalCon(erenceonEleetronicanigherEduction．2申东娅等．电磁场与电磁波计算机辅助教学软件。云南大学学报，1999，d．21．no．I