（计算机应用技术专业论文）基于linuxnc的远程教育资源管理系统的研究和实现.pdf

贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 摘要 本论文所研究的内容是科技部“缩小数字鸿沟一西部行动”计划( 8 6 3 专项) 中“网络教育”专题基于国产l i n u x 的网络多媒体教学资源建设关键技术 与应用研究( 合同编号：2 0 0 3 a a l l 6 0 2 0 ) 课题的一部分。 该课题重点围绕基于国产l i n u x y c 的网络教育平台集成技术，结合现有教 学资源( 如课件、多媒体互式网络教学软件) 在国产l i n u x n c 上应用的适应性 技术专题进行应用研发和相关教学资源内容建设，建立了“1 个平台”( 网络教 育资源与教学管理) 、“1 5 个试点( 中小学n c 网络教室应用) ”的多媒体网络教 学应用示范系统：通过互联网，实现了试点学校间的网络教学资源共享与单元 n c 网络教室应用结合的应用模式，开展了基于l i n u x n c 网络教室的中小学网络 教育示范应用和人员培训工作。通过探索地区网络教育模式和低成本的网络教育 应用解决方案，发挥网络教学与传统教学间的互补作用，缩小基础教育水平差距， 推动贫困地区网络教育的发展。 本论文主要研究在国产l i n u x n c 下的资源管理系统，主要有用户权限管理 模块、课件教学模块、课件管理模块、个人信息管理模块四个主要模块组成。 基于n c 的特点，系统采用b s 结构，针对w i n d o w s 平台下的优秀中小学 课件的资源共享，设计开发了一种适合在西部地区发展现代远程教育的一种应用 模式。将w i n d o w s 下的多媒体资源移植和整合到l i n u x n c 环境中，通过n a s 和系统去管理这些资源，方便中小学教师利用多媒体课件进行自主、互动式教学。 关键字：远程教育资源共享课件管理l i n u xn cb s 结构 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 a b s t r a c t t h i sp a p e rr e s e a r c h e dt h es p e c i a ls u b j e c to f n e t w o r ke d u c a t i o n ，w h i c hi sa m o n g t h ep l a no f r e d u c i n gd i g i t a l d i v i d e 。w e s tr e g i o na c t i o ni nc h i n a , a d v o c a t e db yt h e d e p a r t m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h es u b j e c ti sa l s oap a r to ft h et a s k w h i c h w a sa b o u tt h ek e yt e c h n o l o g yo ft h eb u i l d i n go ft h et e a c h i n gr e s o u r c en e t w o r k m u l t i m e d i ab a s e do nt h eh o m e m a d el i n u xa n dt h er e s e a r c ho fi t sa p p l y i n g ( t h en o o f t h ec o n t r a c ti s2 0 0 3 a a l l 6 0 2 e n c i r c l i n gt h ei n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo ft h ep l a t f o r mo ft h en e t w o r ke d u c a t i o n w h i c hw a sb a s e do nt h eh o m e m a d el i n u 】l n c ，c o m b i n e dw i t ht h ee x i s t i n g t e a c h i n gr e s o u r c e ( s u c ha sc o u r s e w a r e 、t h em u t u a lm u l t j m e d i an e t w o r k t e a c h i n gs o f t w a r e ) ，t h et a s kr e s e a r c h e d t h es p e c i a ls u b j e c to ft h ea p p l i c a b i l i t y t e c h n o l o g yo nt h eb a s eo ft h eh o m e m a d el i n u x n ca n dt h ec o n s t r u c t i o no ft h e c o r r e l a t i o nt e a c h i n gr e s o u r c ec o n t e n t s t h et a s ks e tu pt h ed e m o n s t r a t i o ns y s t e mo f t h ea p p l i c a t i o no ft h em u l t i m e d i an e t w o r kt e a c h i n g 、i t 圭l “ap l a t f o r m ( t h en e t w o r k t e a c h i n gr e s o u r c ea n dt h et e a c h i n gm a n a g e m e n t ) a n d f i f t e e ne x p e r i m e n t a lu n i t s ( t h e u s eo fn cn e t w o r kc l a s s r o o m sb yt h em i d d l es c h o o la n dt h ee l e m e n t a r ys c h 0 0 1 ) b y t h en e t ，t h et a s kc a r r i e do u tt h es h a r e dr e s o u r c eo fn e t w o r kt e a c h i n gb e t w e e nt h e e x p e r i m e n t a lu n i t sa n dt h ea p p l i c a t i o np a t t e r no ft h ea p p l i c a t i o nc o m b i n a t i o no ft h e u n i tn cn e t w o r kc l a s s r o o m s i td e v e l o p e dt h ed e m o n s w a t i o no f t h ea p p l i c a t i o no f t h e n e t w o r ke d u c a t i o nb yt h em i d d l es c h o o la n dt h ee l e m e n t a r ys c h o o l ，w h i c hv c a sb a s e d o nt h el i n u x n cc l a s s r o o m sa n dt h ew o r ko ft r a i n i n gt h ep e r s o n n e l t h r o u g h e x p l o r i n gt h er e g i o n a ln e t w o r ke d u c a t i o np a t t e r na n dt h ea p p l i c a t i o ns o l v i n gp r o j e c t o ft h el o w e rc o s tn e t w o r ke d u c a t i o n ，t h et a s ke x e a e dt h ec o m p l e m e n t a r i t i e sa c t i o n s b e t w e e nt h en e t w o r kt e a c h i n ga n dt h et r a d i t i o n a lt e a c h i n g i ts h o r t e n e dt h eg a p s a m o n gt h ee l e m e n t a r ye d u c m i o nl e v e l sa n dp u s h e dt h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k e d u c a t i o ni nt h ep o o rr e g i o n t h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c h e dt h e r e s o u r c em a n a g e m e n ts y s t e mu n d e rt h e h o m e m a d el i n u x n c t h es y s t e mi s m a i n l yc o n s i s t e do ff o u rm a i nm o d u l e s ， i n c l u d i n gt h eu s e rp u r v i e wm a n a g em o d u l e 、c o n r s e w a r et e a c h i n gm o d u l e 、c o u r s e w a r e 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 m a n a g e m o d u l ea n dp e r s o n a li n f o r m a t i o nm a n a g em o d u l e c o n s i d e r i n gt h e c h a r a c t e r i s t i co f n c ，t h es y s t e mi n t r o d u c e dt h eb ss t r u c t u r ea n dt h r o u g hc o n f o r m i n g a n du t i l i z i n go ft h ee x c e l l e n tm i d d l ea n de l e m e n t a r ys c h o o lc o u r s e w a r e su n d e rt h e w i n d o w sp l a t f o r m ，d e s i g n e daa p p l i c a t i o np a t t e r no ft h em o d e ml o n g - d i s t a n c e e d u c a t i o nw h i c hw a ss u i tf o rt h ed e v e l o p m e n to ft h ew e s t t h r o u g hn a sa n dt h e s y s t e mm a n a g e dt t h e s er e s o u r c e m u l t i m e d i ar e s o u r c ec h a n g e df r o mw i n d o w s s y s t e m t ol i n u x n ce n v i r o n m e n tc o n v e n i e n t l yu s et oe l e m e n t a r ya n dm i d d l e t e a c h e r i no r d e ro tf r e e d o m l ya n dm u t u a l l yt e a c h k e yw o r d s ：l o n g - d i s t a n c ee d u c a t i o n ；s h a r e dr e s o u r c e ；c o u r s e w a r em a n a g e m e n t ； l i n u x ；n c ：b s 贵州大学2 0 0 5 届硬士论文 第一章绪论 1 1 项目背景 教育在2 l 世纪面对的挑战，不仅仅是各种制度上的教育改革，而是引人注 目的以信息技术和网络为平台，在教育内容、教学方法、教师角色、师生关系等 各个领域开展的全面改革。信息技术与课程的整合，核心问题是要构建网络环境 下学生自主学习的新方式，其基础是教学资源与课程的整合。 要真正实现在网络上信息资源共享，需要解决的两个问题，一是如何有效过 滤和筛选资料，二是如何有效地描述资料。 现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式，是以 现代远程教育手段为主，多种媒体优化、有机组合的教育方式，是构筑2 1 世纪 终身学习体系的一种主要教学模式与手段。现代远程教育可以有效发挥各种教育 资源的优势，为各类教育提高教育质量提供有力支持，可以为各种社会成员提供 方便广泛的教育服务。现代远程教育手段的特点是教师和学生能够跨越时空进行 实时或非实时的交互。这是现代远程教育与传统教育方式最显著的区别，也是其 优势所在。现代远程教育手段有以下优点：教师的讲授和学生的学习可以在不同 的地点同时进行，师生之间可以进行充分的交流；学生能够根据自己的需要自主 安排学习时间和地点，自主选择学习内容，自行安排学习计划，随时提出学习中 的问题并能及时获得解答；现代远程教育有利于个体化学习。它以学生自学为主， 充分发挥学生自主学习的主动性、积极性及创造性；现代远程教育手段可以为学 生提供优质的教学服务。教师可以及时了解学生的学习进度和对课程的理解程 度，解答学生提出的问题。现代远程教育给教与学的概念赋予了新的内涵，将给 教育带来深刻的变革，推动教育观念、教育思想、教育模式和教学方法的更新。 现代远程教育是通过计算机网络实现信息交流和信息共享的一种开放式教 育模式。现阶段，现代远程教育主要的应用模式是利用w i n d o w s 平台和p c 这种 方式运作的，以这种方式开展基于元数据规范的现代远程教育需要大量的资金和 技术人才。对于西部偏远山区，瓷金的缺乏、技术人才的严重短缺、特殊的地理 环境等等，是我国西部偏远山区存在严重的数字鸿沟现象，是开展基于元数据规 范的远程教育最重要的瓶颈问题之一。如何在我国西部偏远山区开展基于元数据 规范的现代网络远程教育，是一个值得深入探讨的问题。此外，系统建设的低成 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 本、系统的安全性、对病毒的防范措施等，也是远程教育实施过程中需要考虑的 重要因素 1 2 国内外研究现状及水平 充分利用价格低廉、高性能的软硬件技术缩小我国西部和边远地区和欠发达 地区存在的数字鸿沟，是我国目前教育系统的一个非常重要的课题，也是世界上 许多大公司在研究的课题。为此，我国很多的计算机研究所和相关的各大高校等 科研单位，在这些方面已经作了大量的基础性工作。利用网络计算机( n c ， n e t w o r kc o m p u t e r ) 非w i n t e l 结构和开发源代码l i n u x 技术，是一条最有潜力 的技术路线，为此可以发展起具有自主知识产权的远程教育系统。 1 9 9 5 年由o r a c l e 等为首的公司最早提出了n c 的概念，它是种应用于网 络计算环境的瘦客户机产品，通过网络获取资源，大部分计算和存储都在服务器。 没有硬盘、软驱和光驱等外部存储设备，通常采用嵌入式处理器、嵌入式软件、 追求低功耗设计和封闭式应用( 网络计算机( n c ) 联盟宣言) 。国外虽然最先 提出了网络计算机的概念，但是真正是在2 0 0 0 年才深入研究的。在n c 的技术水 平上，我国的研究与国外保持在一个同等的水平上。 有些n c 是完全崭新的机器，被设计成运行j a v a 写成的软件，当然也允许使 用现有的程序和数据。这类产品目前有o r a c l e 的n e t w o r kc o m p u t e r 和s u n 的 j a v as t a t i o n ，它们受到有类似思想的联盟的支持。 另一类n c ，严格地说它们只不过是些终端。他们不在“桌面”上执行程序， 而是在远处的多用户服务器上运行各种应用。这种作为客户机的n c 只是在本地 提供图形表示( 陈幼松，1 9 9 8 第七期) 。 如何利用l i n u x n c 这种模式去实现现代远程教学，一个重要手段就是要在 l i n u x 的环境中去获取可利用的资源。而现代远程教育对媒体资源的要求是不可 避免的，国外对于该领域并没有做相应的深入研究。主要的原因在这种模式下的 可用资源并不多，现在所流行的多媒体的图片、音频和视频格式如：* g i f 、+ a v i 、 + m p e g 、+ a s f 、+ r v l 、+ m p e g 、+ r m 、+ m p 3 等，在w i n d o w s 平台下的制作 和播放有多种方式，但在l i n u x 系统下，其制作手段和相应的播放方式就非常有 限，适合在l i n u x 下使用的多媒体资源就显得相对匮乏。 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 1 3 论文简介 以探索适合于西部偏远山区基于元数据规范的网络教育模式为出发点，重点 围绕l i n u x 平台集成技术、网点教学资源区域性共享和管理、现有基于元数据规 范的教学资源在国产n c 上应用的适应性等问题进行应用研发。在本地中心城市 中小学建立资源型网络教学试点，在贫困地区建立n c 网络教室终端型应用试点， 把优秀教师的课堂教学和课件示范辐射到其他试点学校，带动其网络教学。通过 共享基于元数据规范的优秀教学资源：充分利用网络教学与传统教学的互补作 用，缩小西部基础教育教学水平、教学质量的差距。 1 4 主要内容 1 基于w e b 、n a s 的符合元数据规范的网络教学资源区域性共享和管理技术 的研究与开发；( 主要解决多层次多网点网络教学资源远程配置、共享和管理， 并用于资源型试点学校课堂示范教学和课件的分发与管理) 2 开展现有的基于元数据规范的教学资源( 如课件、交互式网络教学软件) 在国产n c 上应用的适应性研究与应用 3 基于元数据规范的现有资源进行迁移和整合，转换到l i n u x n c 环境下可 用的资源，并将以网页形式的资源经过转换通过数据库的方式进行管理 1 。5 论文研究的意义 由于信息化发展的地域和部门的不平衡，西部地区受经济状况和文化条件制 约，信息化基础设施和人员素质都无法满足远程教育要求，本项目就是在这种条 件下开展工作，试图改善目前严重的数字鸿沟现状。因此，项目的意义非常重大。 为了保障这种平民化的基于元数据规范的远程教育的实现，我们还必须在政 策指导和行政推进上做许多工作，配合我们的许多有效的服务模块的开发，加上 大量的教师、技术人员的相关培训工作，才能保证项目取得较好的成效。 我们在国产l i n u x 操作系统上实现l i n u x n c 下的符合元数据规范的资源管 理系统平台的建设，把国内一些成熟的成果和技术有机地结合在一起，编制开发 出一套具有自主知识产权的应用软件，构建出了一个真正价格低廉的、实用的基 于元数据规范的远程教育平台。 以本远程教育平台为基础，采用分布式技术管理网络存储设备( n a s 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 一n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e ) 的资源，实现了不同地域之间的各个试范点学校 的数据存储和文件管理；转换和试用了国内一些优秀多媒体课件，将大量 w i n d o w s 下的分散的、基于w e b 形式的课件转存为数据库管理方式的数据资源， 能够根据各授课教师的需要，组织成适合学生学习的多媒体互动课堂教学；解决 了我国西部地区的一些教育问题，使远程教育能够在西部地区用得起，起作用。 这是教育信息化建设具有历史意义的一页。 1 6 论文研究的技术路线 1 针对n c 计算能力弱、存储和处理能力差的实际情况，根据网络教学的要 求，采用支持流媒体播放的嵌入式浏览器，以解决现阶段通用浏览器速度慢的问 题；并且采用b r o w e r s e r v e r 三层结构模式去构架系统应用。 2 本系统采用j a v a 语言开发，设计了具有跨平台可移植性强的基于 l i n u x n c 的应用软件。在系统的安全性方面考虑了两个关键因素： n c 用户登录采用m d 5 加密算法。因为n c 上没有存储设备，攻击可能性小。 加强服务器端的防火墙和病毒实时监测，因为目前针对l i n u x 系统的入侵 和病毒已经开始增加。 3 对于基于元数据规范的现有网络教育资源向l i n u x n c 环境移植，并做适 当的元数据转换。设计转换程序，将不同种格式的基于元数据规范的资源转变为 系统可用资源，以满足基于l i n u x n c 环境的中小学网络教学应用要求。 4 根据系统用户计算机应用水平的不同，采用多层次、多角色的用户管理功 能来方便不同用户的使用。 1 7 论文研究的创新点 1 基于l i n u x n c 网络环境下，采用分布式技术管理网络存储设备( n a s n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g e ) 的资源，在n a s 自带的操作系统上实现不同地域 之间的各个试点学校的数据存储和文件管理； 2 转换现有w i n d o w s 下的基于元数据规范的一些网络多媒体教学同步课件， 将这些分散的、基于w e b 形式的文件转存为数据库管理方式的数据资源； 3 对各示范学校n c 网络终端教室，系统能够根据各授课教师的需要，利用 数据库中的基于元数据规范的教学资源，组织成适合学生学习的多媒体互动课堂 教学。 4 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 1 8 本论文研究的难点 1 研究低成本、实用的基于l i n u x n c 环境下的网络教育平台和基于元数据 规范的资源整合技术； 2 研究基于l i n u x n c 环境下兼容其它系统的多媒体网络教学软件及基于元 数据规范的教学课件的适应性问题； 3 研究w i n d o w s 下现有的一些资源迁移和整合，设计基于l i n t m n c 环境下 的基于元数据规范的课件管理程序，便于老师的使用，解决西部地区中小学课件 资源严重不足的难题，缩小茜部地区中小学信息化应用水平较低的局面。 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 第二章系统软硬件 2 1 n c 的选择 2 1 1 n c 的概念 由于n c 是专用于宽带网络计算环境的瘦客户机，其应用程序和数据都存储 在服务器上，因此，n c 本身除有人机交互必需的显示器和输入设备外，一般没 有外部存储器( 硬盘、光盘等) ，也很少有扩展口( 许猛等，2 0 0 4 ) 。n c 支持多 种工作模式、支持包括w i n d o w s 、u n i x 、l i n u x 等多种平台的应用软件。n c 大 多为非w i n t e l 结构( 曾斌等，1 9 9 8 ) 。在传统的服务器客户环境中，每台客户机 都必须有操作系统和应用程序，这样的环境往往被称作胖客户，瘦服务器。它的 结构往往非常复杂，价格自然也很昂贵。而n c 环境中，客户机上可以有自己的 操作系统，也可以从网络上下载操作系统；应用程序可以全部从网络上下载；它 本身可不作任何计算，所有计算都可在服务器上进行。这样n c 机本身的结构就 比较简单，价格也较为便宜，很适宜网络环境下使用。这种方式一般被称为胖服 务器瘦客户。在n c 环境中，用户和系统管理员可以同样地去创建客户系统，n c n e t 系统组件的使用目标更加集中，在形式和性能上更加灵活，同时简化了网络 的管理，n c 实际上将服务器，客户机的概念大大向前推进了一步。 n c 的提出是考虑到现在的计算机有太多难以用到的功能，通过裁减这些多 余的功能可以大大降低成本。真正的n c 应是在同样价位上，能成为家庭多媒体 娱乐中心，同时又易于使用的计算机。它除了作为i n t e m e t 接入器这一基本功能 外还应是高档三维游戏机、d v d 播放机、电话、传真机、字处理机、并能与电 视机紧密结合在一起，既可以p c 形态出现，又可以信息家电形态出现。n c 的 体系结构需要重新设计才能在较低价位上实现这些功能，其中须解决的一项最关 键的技术是拥有强大多媒体处理和多任务能力的c p u 。目前v l s i 技术的发展已 使设计一种集各种功能于一身的多媒体c p u 成为可能。另一项要解决的关键技 术是n c 操作系统n c o s 。在网络计算机的模型下，程序是以对象的形式分发的 ( 当然也可在本地加载) ，对象可以在不同的系统上运行。n c o s 首先是要为这 些对象提供一个生存的空间，并为对象屏蔽掉硬件的差异。目前，j a v a 可以说是 最适合n c 平台的编程技术，它采用即时编译，可以完全不受硬件的影响。n c o s 6 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 应具有强大的网络功能，是一种面向网络的操作系统，同时还应适应瘦客户的需 要，不可过于庞大。采用n c o s 由于不必考虑对各种d o s 、w i n d o w s 程序的兼 容性，可以大大简化操作系统的复杂度，同时也给了我们一个更加自由，简单地 使用各种软硬件的机会，虽然会损失一些兼容性，但从技术发展的角度看是值得 的( 郭玉东等，2 0 0 2 ) 。从管理维护方面来说，n c 几乎是一个不需维护的设备； 在用户端不需要安装软件，也没有软件的升级问题：由于用户开发的应用无法直 接进网络，而便于集中管理，病毒问题也会得到很好的控制。 对于应用开发者来说，要在不同的平台上移植自己的应用是一项艰巨的工 作。使用像w e b 和j a v a 这样独立于平台的技术，就避免了这种困扰，减小了开 发风险。有了w e b 技术、j a v a 技术以及i n t e r n e t 上大量的应用软件，网络计算机 的时代正在到来，n c 的优势更加明显。 n c 具有以下特点； ( 1 ) 实现了对客户机的零管理。因为简化了客户机的硬件和软件设计，减 少了客户机上可出错部件的数量，从而增加了客户机的可靠性；由于应用和数据 全部驻留在服务器上，因此当客户机出故障时，可以随时更换其部件，甚至更换 整台客户机而不用重新安装软件；由于没有本地软件配置，所有的管理工作均可 集中完成，从而实现对客户机的零管理。 ( 2 ) 改进了安全性。由于数据库和应用全部驻留在服务器上，因此可以对 其作更严格更仔细地控制。 ( 3 ) 好的经济效益。与胖客户相比，n c 本身造价低，初始安装费用低，对 n c 的管理和维护费用低。 ( 4 ) 简化对应用的管理。由于应用总是存放在服务器上，只在运行时才下 载到客户机上，所以可以对应用集中管理，从而保证用户每次使用的总是最新的 版本，克服了同一应用多个版本共存所带来的不兼容问题。 ( 5 ) 可与胖客户机共存。胖客户和瘦客户机可和平共处于同一环境中，以 满足不同用户的需求，安装瘦客户机并不要求淘汰现有的p c 。 ( 6 ) 完全开放的标准。基于j a v a 的计算结构，采用完全开放的标淮，如： t c p i p h t t p j d b c j a v a b e a n 等( 郭东玉等，1 9 9 8 ) 。 7 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 n c 机模型( 如图) 2 1 2n c 的应用领域 n c 在信息安全、建设成本、可靠性、维护升级、集中管理、操作简便、故 障概率等方面的优势，使得n c 不仅可以运用于企业信息化系统，更可以在电子 政府、电信、银行、证券、保险、税务、教育、卫生、交通、社保、公安、军队、 图书馆、社区、酒店、超市、物流、营业窗口等各行各业，都具备推广应用和普 及的可行性及必要性。 2 1 3 国产网络计算机( n c ) 的体系结构 为了更好的利用价格低廉的国产n c 网络计算机，使远程教育平台真正实现 低成本建设和低成本运行，我们对n c 网络计算机的体系结构和技术指标有必要 了解，从以下几个方面介绍n c 网络计算机的体系结构和技术指标： 1 ) 网络计算机体系结构 网络计算机的体系结构如图所示： j - 撕i 网络计算机硬件平台( 徐松浦等，2 0 0 5 ) 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 2 ) 国产n c 的选择 考虑网络教育对网络计算机计算强度的要求，在对各类n c 进行测试和性价 比较之后，选择t ：i l 京神州天脉网络计算机有限公司生产的神州天脉网络计算 机。该型号的n c 机的d o m 中内嵌了浏览器和具有自主知识产权的天脉媒体播 放器，使得网页形式的数据可以直接在n c 终端进行解析，不需要占用服务器的 资源。 3 ) 系统选用n c 的特点 n c 在d o m 芯片中固化嵌入式浏览器，大大提高了n c 对于w e b 页面的处 理能力。而一般通用浏览器对n c 处理器的运算速度、内存都有较高要求，难以 符合嵌入式的应用要求。一些小型的嵌入式浏览器不是由于太小，以至其h t m l 功能不完整，就是对于越来越复杂的w e b 页面束手无策，难以跟上网页技术的 发展。通过把浏览器的功能拆分成三种服务：w e b 页面的异步载入、w e b 面的 解析、w e b 页面的显示。 将系统资源消耗最大的页面载入、页面解析在n c 的嵌入式浏览器中解析， 缓解了服务器端的处理压力，从而减轻系统的负担和网络的拥挤。 神州天脉网络计算机具有如下特点： ( 1 ) 采用国产c p u 避免了w i n t e l 结构的安全隐患，具有整机设计结构简洁、 低功耗、安全可靠的特性。 ( 2 ) 采用单网口双网卡的方式，实现单机内外网隔离，在保证网络信息的 安全性、完整性和保密性的同时，最大限度地减少了网络建设的总体开支。 ( 3 ) 操作简单，即插即用，掉电后重新开机自动回复到关机前的状态。 ( 4 ) 应用程序的集中发布、升级，可有效防范非法软件的运行 ( h t t p ：w w w c c w c o m c r d c i o s o l u t i o n h t m 2 0 0 3 2 0 0 3 0 9 18 1 im 4 b a s p ) 。 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 4 ) n c 与p c 的比较 内容 n cp c 体系结构一般为非w i n t e l一般为w i n t e l 是否联网必须联网才能工作可以单独工作 本地存储器一般没有 有独立的硬盘、光驱和软驱 硬件和软件升级要求n c 本身不需要升级 更新快，需要经常升级 可靠性与寿命可靠性高、寿命长 可靠性低、寿命短 信息安全性( 病毒、黑客、好 差 数据破坏、流失等) 管理( 安装、配置、维护、集中、易管理分散、难管理 备份等等) 系统性能主要由服务器和网络决定 主要由p c 本身决定 单台硬件成本低( 约为低价p c 的1 2 )高 系统总拥有成本( t c o )低 高 与i n t e m e t 联结通过网络公共出口 可通过m o d e m 自行联结 1 0 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 5 ) n c 与无盘工作站的比较 n c 无盘工作站 管理性1 0 0 基于服务器集中式的管理服务器端需另 配专门的管理工具有时客户 端也需进行一些配置 软件资源可运行所有服务器端可以运可运行d o s 、w i n 3 1 、w i n 9 5 行的程序和w i n 9 8 的应用程序 运行方式 一般情况程序在服务器端运应用程序和数据需完全下载 行仅能提供有限的本地运行到客户端运行 程序。 网络要求对网络带宽的要求降低到通 大量软件和数据经过网络传 常的1 1 0 。在本地机模式 递多台同时下载时容易造成 下，根据应用的不同对网络网络阻塞对网络带宽要求很 的占用情况不同。高。 连接方式以太网、r s 2 3 2 串口直连 宽带 m o d e m 拔号连接 硬件升级客户端基本不需要升级只对 客户端和服务器根据软件情 服务器进行升级即可。况都要进行不断的升级。 硬件配置 要求低要求相对高 t c 0 具有终端的低价格、p c 的性t c 0 较高，维护性相对较差 能全面双重优势。t c 0 低 安全性 因为应用软件和数据文件仍应用程序和数据都需要下载 留在服务器上，安全性高 到客户端运行程序和数据遍 布每个客户端，容易被窃取。 2 1 4l i n u x 应用于n c 的优势 在系统采用l i n u x 带来的好处有多个方面，但值得注意的是，在n c 中采用 l i n t l x 还能带来某些特殊的好处，主要是，n c 因此可以采用非w i n t e l 的结构， 由此突破了w i n t e l 的体系框架。换句话说，开放源代码l i n u x 技术使非i n t e l 结构c p u 得到了一个成熟的0 s 的支持，从而非w i n t e l 结构的计算机才能生存 和发展。 现在有了开放源码的l i n u x 。它可以方便地移植到任何一种结构c p u 上，使 它立即得到l i n u x 上大量应用软件的支持，这种新结构的c p u 才有可能生存和 发展。正因为如此，非w i n t e l 的n c 就可以发展起来。 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 2 2 系统开发工具的选择 2 2 1 操作系统的选择 1 、l i n u x l i n u x 最早是由芬兰大学生l i n u st o r v a l d s 于1 9 9 1 年开发的，借鉴了u n i x 系 统当时近3 0 年的技术积累，并且综合了主流u n i x 系统的优点( 郑小昱等，2 0 0 0 ) 。 它遵照u n i x 标准设计的个人计算机和工作站上的u n ix 类操作系统。它具有用户 希望的任何一个成熟的现代u n i x 系统的一切特点，包括真正的多任务功能、多用 户、虚拟内存、共享库、高级内存管理等。l i n u x 支持多种平台，目前有i n t e l x 8 6 、 d e c a l p h a 、s u ns p a r c 和u l t r a s p a r c 、p o w e r p c 、m o t o r o l a m c 6 8 0 0 、m a c i n t o s h 等( 【荚 c h r i s t o p h e r n e g u s 等，2 0 0 1 ) 。由于l i n u x 源代码免费开放、功能全面、 高效灵活、软件资源丰富、易于安装，使得在它上面极易开发各种应用软件，尤其 适合关键任务处理的应用，因此越来越受到计算机工作者以至一般用户的青睐。 除此之外，它还具有许多特点： 1 ) 超稳定运行。对应用软件的内存保护机制使得系统很少出现瘫痪。 2 ) 通过多进程内存页面共享节约内存资源消耗、加快程序运行。 3 ) 自动处理装载需求。 4 ) 虚拟内存使用分页技术，可使用多达1 6 个1 2 8 m 大小的交换分区或文件( 刘 恩国等，1 9 9 9 ) 。 5 ) 支持动态链接，大大地缩d , t 应用程序的大小。 6 ) 软件移植性好。l i n u x 遵循u n i xp o s i x 标准，这使得其他u n i x 平台上的软件 可以很容易地被移植到l i n u x 下。 7 ) 有强大的联网功能和多机种联网功能，在网络环境下利用专用的计算机群代替 超级计算机完成计算任务。 8 ) l i n u x 能充分发挥硬件的功能，因而它比其它操作系统的运行效率更高。 9 ) 真正的3 2 位操作系统，支持虚拟内存和共享库，并且使用处理器提供的内存 保护模式来保证内核程序的安全可靠。 1 0 ) 源代码开发，可修改性强( 王亚军等，2 0 0 5 ) 。 根据项目的要求，我们在选择l i n u x 上使用的是国产l i n u x 系统。目 前，国产的l i n u x 操作系统有：红旗l i n u x 、t u r b ol i n u x 、c o s s xl i n u x 、 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 蓝点l i n u x 等，红旗、蓝点等多家公司争相推出基于l i n u x 的政府、教育、 电力、民航、金融、保险、电信等针对大部分行业的解决方案。对于服务 器( s e r v e r ) 端，国产l i n u x 经过多年的努力和发展，已经形成一定的规 模，其市场占有率趁稳步攀升趋势，完全可以满足现有绝大部分行业的应 用需求。 系统服务器端选用r e df l a gl i n u xt e r m i n a lf o rn c4 0 ，其优点在于该 版本是专门针对n c 开发的，具有连接速度快、用户使用容易、配置n c 连接简单的特点。r e df l a gl i n u xt e r m i n a lf o rn c 结合永中o f f i c e 办公软 件，能够直接对微软o f f i c e 格式文档进行操作( 例如中文编辑和打印等) ， 满足个人用户和政府的办公、上网、教育等需求。 2 2 2 应用软件的选择 , 1 2 e e 技术提供了企业计算所必须的服务如事务、安全性、消息服务等。j 2 e e 平台提供j a v a 运行时环境的标准功能，如对跨平台开发的支持和内存管理等。 j z e e 应用的组件如企业j a v a b e a n ( e j b ) 、j s p 和s e r v l e 运行于j 2 e e 容器之中， 通过连接器访问企业信息系统，如数据库系统、e r p 系统和其他应用程序系统。 j 2 e e 应用可以集成一系列的客户端，包括独立运行的台式客户端、无线客户端， 以及基于w e b 浏览器的客户端等。j 2 e e 平台为开发企业应用提供了高性能、高 可靠性和可伸缩性的运行支撑环境( 美 p h i l i ph e l l e rs i m o nr o b e r t s 等，1 9 9 7 ) 。 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 图：j a 2 e e a 平台体系架构 j 2 e e 提供了一个多层的端到端的应用系统架构。在客户端层，多种客户端 可通过多种不同的协议来访问中间层的j 2 e e 服务，在设计j 2 e e 应用的时候，首 先需要选择的就是j 2 e e 客户端的类型，应根据用户的使用模式及应用环境的特 点来选择适合的客户端类型和通信协议，如j a v aa p p i e t 客户端和j a v aw e b s t a r t 客户端适合于复杂的图形用户界面，如大量的数据录入、数据统计等应用， 能满足高效的用户交互需求，根据具体应用环境的不同，可选择h t t p ( s ) 、 r m i i i o p 或j n l p 等通信协议( 蒋建国等，2 0 0 3 ) 。 图：端到端的多层应用系统架构 在中间层，主要包括w e b 服务器和应用服务器。在实际部署时，它们可以 贵州大学2 0 0 5 届硕士论文 运行于单一的或多个物理平台上。从可靠性和可伸缩性考虑，应该采用多个w e b 服务器和应用服务器。w e b 服务器接受从客户端发来的请求，通过j s p 和s e r v l e t 技术动态生成响应的内容，j s p 或s e r v l e t 可以接着调用运行于应用服务器e j b 容器中的企业j a v a b e a n 进行相应的业务处理和运算。而中间层通过标准的协议 访问企业信息系统层来读取数据和调用服务。 总之，j 2 e e 提供了一个建立在开放和标准的技术之上、非常灵活的端到端 的多层体系架构，从而满足各种不同企业应用的需求。 ( 1 ) j a v a 技术 是一种由美国s u n 计算机公n ( s u nm i e r o s y s t e m s ，i n c ) 所研究而成的语言， 是一种为i n t e r n e t 发展的计算机语言，是一种使网页( w e bp a g e ) 产生生动活泼画 面的语言，是一种使网页( w e bp a g e ) 由静态( s t a t i c ) 转变为动态( d y n a m i c ) 的语言； 是一种语言，用以产生小应用程序( a p p l e t ( s ) ) ；是一种简化的c + + 语言；是一种 安全的语言，具有阻绝计算机病毒传输的功能；是一种将安全性( s e c u r i t y ) 列为第 一优先考虑的语言；是一种使用者不需花费很多时问学习的语言；是种突破用 户端机器环境和c p u 结构的语言；是一种写一次，即可在任何机器上执行( w r i t e o n c er u na n y w h e r e ) 的语言：是有史以来，第一套允许使用者将应用程序 ( a p p l i c a t i o n s ) 通过i n t e m e t 从远端的服务器( r e m o t es e r v e r ) 传输到本地端的机器 上( l o c a lm a c h i n e ) 并执行；是一种应用程序提供者不需要知道使用者的计算机硬 件( 如：s u n ，h a t e l ，或m a c 等) 与软件( 如：s w - u n i x ，m a co s ，w i n d o w s ，或n t 等) 环境的语言( 【美】p h i l i p h e l l e rs i m o n r o b e r t s 等，1 9 9 7 ) 。 j a v a 一个重要的特性是它的可移植性。j a v a 另一重要的特性是它的安全性， 具体包括以下两个方面： 由j a v a 语言本身保证其安全性：( 1 ) 无指针类型；( 2 ) 对数组下标进行 检查；( 3 ) 自动内存管理。 j a v a 的运行环境提供了四级安全保障机制：( 1 ) 宇节码校验器；( 2 ) 类 装载器；( 3 ) 运行时内存布置；( 4 ) 安全管理器。 ( 2 ) j s p ( j a v as e r v e r