毕业设计基于P2P教学辅导系统论文

1、基于 p2p 教学辅导系统 目 录 摘摘 要要.3 abstractabstract.4 第第 1 1 章章 绪论绪论.5 1.1 课题的国内外研究现状和存在的问题.5 1.2 iptv 技术在高校教务管理系统中的应用现状.6 1.3 论文主要研究内容.6 1.4 论文结构安排.7 第第 2 2 章章 相关理论及技术相关理论及技术.8 2.1 流媒体.8 2.1.1 流媒体技术.8 2.1.2 流式传输的特点 .9 2.1.3 流媒体技术原理.10 2.2 mvc 概述.11 2.2.1 mvc 模式.11 2.2.2 jsf 框架.12 2.3 流媒体关键技术.12 2.3.1 视频压缩编码

2、.13 2.3.2 操体服务器.13 2.3.3 流媒体传输.14 2.4 对等网络技术在 iptv 中的应用.14 2.5 p2p流媒体.16 2.5.1 p2p 流媒体系统网络结构.16 第第 3 3 章章 系统需求分析系统需求分析.18 3.1 教学辅助系统总体需求.18 3.1.1 目标需求.18 3.2 系统业务流程分析.19 3.2.1 选课子系统业务流程分析.19 3.2.2 用户管理子系统业务流程分析.20 3.2.3 成绩子系统业务流程分析.21 3.2.4 考勤子系统业务流程分析.22 第第 4 4 章章 系统设计系统设计.24 4.1 系统设计目标.24 4.2 系统架构

3、设计.24 4.2.1 系统逻辑体系结构.24 4.2.2 系统网络拓扑图.25 4.3 系统功能设计.26 4.3.1 在线选课 .26 4.3.2 用户管理子系统设计.27 4.3.3 成绩子系统设计.28 4.3.4 视频子系统设计.29 4.3.5 p2p 流媒体视频下载.29 4.4 系统数据库设计.32 4.4.1 数据对象模型设计.32 4.4.2 数据对象 e-r 图.33 4.4.3 数据访问.33 第第 5 5 章章 系统实现系统实现.35 5.1 开发环境与工具.35 5.2 jsp 与p2p流媒体数据交互.36 5.2.1 流媒体与 jsp .36 5.2.2 交互的

4、jsp 流媒体系统 .36 第六章第六章 系统运行及效果系统运行及效果.40 6.1 系统信息公告.40 6.2 作业管理.41 6.3 考勤管理.43 6.4 视频点播效果图.44 结束语结束语.45 致谢致谢.47 参考文献参考文献.48 摘 要 教学辅导系统是高校信息管理现代化的基础及关键，传统教学辅导依靠人 工操作，十分耗时和费力。开发一种基于分布、网络计算的智能教学辅导平台 迫在眉睫。本论文结合教学际情况，给出了一种新的高校教学辅导系统的整体 模型设计，提出了和j2ee架构技术相结合的设计思路。 传统教学辅导系统采用asp等服务器端脚本语言开发而成，系统业务逻辑与 表示层混合在一起，

5、系统可重用性、可移植性等方面较差。因此本文引入业界 广泛使用并十分成熟的j2ee体系结构。在以上研究工作的基础上，提出了一个 windows平台下的基于流媒体的视频点播系统的设计方案该方案采用了客户/服 务器模式，将系统的设计问题分化为客户端的设计与服务器端的设计，这样简 化了系统设计的复杂度，在具体的实现上，客户端和服务器端又分别采用了模 块化的思想，简化了实现的难度。 采用mvc设计模式并运用jsf web应用框架来设计和开发一个教学系统，从 而试图克服上述的缺点。本系统的主要业务功能是学生考勤管理、课程管理、 选课系统开发、成绩管理等。系统遵循软件工程的思想，完成了教学系统的设 计。 最

6、后,对本文的研究内容进行了总结，并展望了进一步的研究工作。 关键词:j2ee；教学辅导系统；mvc；jsf abstract college teaching management is the foundation of modernization of college information management. the traditional teaching management depends on manual operation, which is time-consuming and laborious. its critical to develop an intellig

7、ent teaching management system based on distributed and network computing.combined with the present situation of our schools teaching management, the thesis gives a new design model of college management system based on campus network, and proposes a new design combining data mining with j2ee teehno

8、logy. the traditional teaching system was developed by using asp or other server scripts, which make reuse and transplantablity poor ,because business logical layer and presentation layer are mixed together.to overcome above disadvantages, the author introduces j2ee, which is widely used in present

9、industry, designs and develops a new teaching management system by adopting mvc model and jsf web framework. the developed teaching management system contains suchmain functions as student information management,teacher management, select- course management, and score management. this thesis complet

10、es the static and dynamic modeling of the system by using pd as model language and following the software engineering. at last, a summarization about this thesis and future research workare given. key words:j2ee; teaching management system; mvc;jsf 第 1 章 绪论 1.1 课题的国内外研究现状和存在的问题 近年来随着高等教育事业的蓬勃发展，高校教务

11、管理的工作量随之增加。 与此同时，计算机应用不断普及、网络速度不断提高，如何充分利用这些资源， 使传统的教育方式更好地适应网络时代的发展，是教育领域面临的重大机遇和 挑战。 教学辅导管理系统(以下简称教学管理系统)是高校的主要日常管理工作之 一，涉及到校(院)、系、教师、学生等诸多方面，随着教学体制的不断改革， 尤其是学分制、选课制的展开和深入，教学日常管理工作日趋繁重、复杂。计 算机化的高校管理系统充分利用计算机和网络资源优势，将全校教师、学生、 课程、学生成绩、教室等信息统一管理，代替人工操作，大大提高了工作效率 和准确度。 在国外，据1999报告显示在美国越来越多的大学通过校园网为师生提

12、供各 种服务。约有70.2%1的大学允许学生通过互联网来递交入学申请表。同时， 为学生提供在线课程目录的大学比例也从1997年的65.2%1增加到1999年的 76.9%1；国内高校教务管理系统的发展主要经历了下面几个阶段2。第一个 阶段是基于单机的教务管理系统，这类系统管理内容和功能比较简单，数据不 能有效共享，现在已经被淘汰；第二个阶段是基于c/s(client/server)模式的 教学管理系统，此系统由客户端应用程序和服务器端管理程序组成，其中的客 户机被称为“胖”客户机，因为它的业务逻辑全部集中在客户端，在维护和升 级上需要耗费大量精力；第三个阶段是基于b/s(browse/serv

13、er)模式的教学管 理系统，也是当今的主流开发模式。 目前国内大多数高校的教务管理系统是b/s和c/s模式相结合的开发模式， 获得了不错的效果，比如清华大学和西南交通大学的高校教务管理系统都是国 内较为先进2的教务系统。但是此类系统也存在着下面的许多问题。以西南交 通大学的教务管理系统为例，系统中处理业务逻辑的代码都嵌套在html页面中， 这样使得表示层与业务逻辑混合在一起，使得页面难以修改和维护，所以需要 改进系统的分层结构。同时系统在可复用性、可扩展性上有待改进。 1.2 iptv 技术在高校教务管理系统中的应用现状 iptv即网络电视，它是利用ip宽带网络，以“电视机+机顶盒”为主要终端

14、 设备，为用户提供包括电视节目在内的互动多媒体服务的宽带增值业务。iptv 能提供点播、广播/直播、视频通信、短信/彩信、信息服务、游戏等业务。 iptv技术是一项系统技术，主要包括音视频编解码技术、流媒体传送技术、 宽带接入网络技术、ip机顶盒技术等。 1.3 论文主要研究内容 j2ee是一种利用java2 平台来简化企业级解决方案的开发、部署和管理相 关的复杂问题的体系结构。j2ee技术的基础就是java 2平台标准版。目前它已 经成为企业级应用开发的首选解决方案。本文的主要工作如下: (1)系统 研究了j2ee的体系结构，对体系结构中的各个技术做了简要介绍。 (2) 对mvc(model

15、-view-controller)设计模式作了详细介绍，研究了它三 个组成部分的职能。接下来对它的实现框架jsf进行分析，并分析了jsf的工作 作流程。 (3)以 mvc设计模式为基础，运用j2ee相关技术和jsf框架构建高校教学管 理系统是本论文工作的核心。作者分析了一些大学教务管理系统的实现机制， 以及开发模式，业务逻辑与表示层代码混合在一起，可读性和可修改性较差， 因此提出了用新的技术和框架建立一个可复用性好，扩展性强和分层结构清晰 的教务系统。对系统的需求进行了较全面的分析和总结，给出了系统的业务流 程、系统的用例图，然后对系统进行了总体设计和详细设计，包括数据库设计， 系统的功能及结

16、构设计，最后是编码实现。 1.4 论文结构安排 第一章 绪论:论述了课题的国内外研究现状及存在的问题，并在高校教务 系统中引入iptv技术，探讨其应用现状。 第二章 论文相关理论和技术:对论文中用到的相关技术做了简要的介绍， 主要有j2ee体系结构、mvc设计模式、jsf框架以及iptv的概念。 第三章 教学辅助系统需求分析:作者首先分析了系统的总体目标和业务功 能需求，然后就各个子系统如考勤系统、作业管理系统、成绩系统、教师系统 给出了其业务流程，最后给出了它们各自的流程分析图。 第四章 教学辅助系统的设计:首先分析系统的功能及结构设计，然后对系 统数据库进行详细设计。 第五章 教学辅助系统

17、实现:首先对开发环境和开发工具作了简要的介绍， 然后阐述了系统的实现思路。最后给出选课系统、作业管理系统、成绩系统、 课程管理系统和课件点播系统的详细设计与实现过程。 第六章 系统运行及效果图:截取系统的一些典型的运行效果图并做简单的 介绍。 结 束 语 :总结论文工作的成果及需要进一步研究的内容。 第 2 章 相关理论及技术 2.1 流媒体 随着现代网络通信技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从在 网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉 在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬:在网络 上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传

18、输文件而花费大量时间。 为了解决这个矛盾，一种新的媒体应用技术应运而生，这就是流媒体技术。 所谓流媒体(streaming media)是指在网络中使用流式传输技术的连续时基 媒体，如音频、视频或多媒体文件。显然，流媒体实现的关键技术就是流式传 输。而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服 务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的 机器后才可以观看的网络传输技术。在这种传输方式下，即使在网络非常拥挤 或很差的拨号连接条件下，也能提供清晰、不中断的视音频媒体信息给客户， 从而使得窄带互联网传输多媒体成为可能。 2.1.1 流媒体技术 实现流式传

19、输有两种方法 :顺序流式传输 ( progressive streaming transport)和实时流式传输 (real-time streaming transport)。实际应用中 采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。 1.顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可以在线观看媒体信息， 在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的部分。顺 序流式传输不像实时流式传输那样，在传输期间根据用户连接的速度做调整。 由于标准的 http 服务器可提供顺序流式传输服务，也不需要其他特殊协议，所 以顺序流式传输经常被称作 http 流式传输。顺序流式传输比较适合

20、高质量的短 片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的， 这种方法保证了多媒体播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前，必须经 历延迟，对较慢的连接尤其如此。 对通过调制解调器发布短片段，顺序流式传输显得很实用，它允许用比调 制解调器更高的数据速率创建视频片段。尽管有延迟，毕竟可让你发布较高质 量的视频片段。 顺序流式文件是放在标准 http 或 ftp 服务器上，易于管理，基本上与防 火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如:讲座、演 说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。 2.实时流式传输 实时流式传输是指保证媒体信号带宽与网

21、络连接带宽相配匹，使媒体可以 被实时得看到。实时流与 http 流式传输不同，他需要专用的流媒体服务器与传 输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问， 用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就可不 停止，但实际上，可能发生周期暂停。 由于实时流式传输必须配匹连接带宽，这就意味着在以调制解调器速度连 接时图象质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现其它问题而导致出错和丢 失信息被忽略掉，那么视频质量也会很差。实时流式传输需要专用的流媒体服 务器， 如 quicktime streaming server, realserver 与 windows

22、media server。这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统在设置、 管理方面要比标准 http 服务器更加复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议 支持，如:rtsp(realtime streaming protocol)等。这些协议在有防火墙时可 能会出现一些问题，导致用户不能看到一些实时内容。 2.1.2 流式传输的特点 流式传输与单纯的下载方式相比，有以下优势: 1.启动延时大幅度地缩短 在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件 全部下载完毕后才能欣赏多媒体内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时 就可以欣赏了，大大缩短了启动延时。 2.对系统缓

23、存容量的需求大大降低 由于互联网是以包传输为基础进行断续的异步传输，数据被分解为许多包 在网络上进行传输，动态变化的网络使各个数据包可能选择不同的路由，故到 达用户计算机的时间延迟也就不同。所以，在客户端需要缓存系统来弥补延迟 和抖动的影响和保证数据包传输顺序的正确，使媒体数据能够连续输出，不会 因网络暂时拥堵而使客户端的播放出现停顿。虽然流式传输仍需要缓存，但由 于不需要把所有的动画、视音频内容都下载到缓存中，因此，对系统缓存的要 求大大降低。 3.流式传输的实现有特定的实时传输协 采用 rtp(realtime ttransport protocol)/rtcp(realtime tran

24、sport control protocol), rtsp 等实时传输协议，更加适合视音频多媒体信息在网 络上的流式传输。 2.1.3 流媒体技术原理 流式传输的实现需要合适的传输协议。由于 tcp 传输需要较多的开销，故 不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用 http/tcp 来传 输控制信息，而用实时传输协议/用户数据报协议 (rtp/udp)来传输实时数据。 流式传输的实现需要缓存。因为一个实时视音频源或存储的视音频文件在 传输中被分解为许多数据包，而网络又是动态变化的，各个数据包选择的路由 可能不相同，故到达客户端的时延也就不同，甚至先发的数据包有可能后到。 为此，需

25、要使用缓存系统来消除时延和抖动的影响，以保证数据包顺序的正确， 从而使媒体数据能够连续输出。通常高速缓存所需容量并不大，因为通过丢弃 已经播放的内容可以重新利用空出的空间来缓存后续尚未播放的内容。 流式传输的过程一般如下: 用户选择某一流媒体服务后，web 浏览器与 web 服务器之间使用 http/tcp 交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来； web 浏览器启动音视频客户程序，使用 http 从 web 服务器检索相关参 数来对视音频客户程序初始化，这些参数可能包括目录信息、视音频数据的编 码类型或与视音频检索相关的服务器地址； 视音频客户程序及音视频服务器运行实时流

26、传输协议，以交换音视频传 输所需的控制信息，实时流传输协议提供执行播放、快进、快倒、暂停及录制 等命令的方法； 视音频服务器使用 rtp/udp 协议将视音频数据传输给视音频客户程序， 一旦视音频数据抵达客户端，视音频客户程序即可播放输出。 需要说明的是，在流式传输中，使用 rtp/udp 和 rtsp/tcp 两种不同的通信 协议与视音频服务器建立联系，目的是为了能够把服务器的输出重定向到一个 非运行视音频客户程序的客户机的目的地址。另外，实现流式传输一般都需要 专用服务器和播放器。流媒体技术的原理如图 3-1 所示: 2.2 mvc 概述 mvc是model-view-controller

27、的简称，即模型一视图一控制器。mvc是 xerox在8o年代为smalltalk语言提出的一种设计模式，其核心为三个模块:模型、 视图和控制器。该设计模式如今己被广泛使用。 2.2.1 mvc 模式 在最初的 b/s应用开发过程中，一般处理业务逻辑代码都嵌入在html页面 中。这样做使得表示层与业务逻辑混合在一起，页面难以修改和维护。m vc设 计模式把输入、输出和处理分成独立的处理模块，并在系统运行时将其结合， 这样使得程序开发的藕合度非常低。其中，视图负责与用户交互，接收用户输 入，并将结果返回给用户，视图一般由jsp页面组成；模型用来处理软件要涉及 的业务范围，它主要是业务数据模型和业务

28、逻辑模型，并通常负责与后台数据 库交互，模型一般由javabean。 ejb等组成;控制器是整个mvc模型的核心，它 起着总体协调和控制的作用，如调用某个模型组件完成某些业务功能并最终向 用户返回某个视图组件。 2.2.2 jsf 框架 jsf(或者faces)是构建java web应用的ui框架,它基于java社区流行(jcp) 开发,已经成为javaee的一部分。faces的一个主要目标是为java web应用开发 领域带来rad风格的应用开发，就像microsoft visual basic 和 borland delphi一样。 jsf提供一系列标准部件（按钮、超链接和复选框）、创建定

29、制部件的模型 以及在服务器端处理客户端产生事件的方式，并且有良好的工具支持。还可以 同步ui组件和相关对象的值，而且不必编写太多令人生厌的代码。 所有的jsf应用都构建于servlet api之上，使用http进行通信，并且使用 jsp之类的显示技术。jsf应用并不是一定需要jsp。它也可以使用xml/xslt、其 他模板引擎或者普通java代码等作为显示技术。然而，faces实现提供了对jsp 的集成基础 。 faces的组件架构使用javabean来处理属性并提供基本的工具支持以及事件 模型和其他一些东西。jsf被视为web应用框架，是因为它执行了许多通用的开 发任务，所以开发人员可以更加

30、集中精力于更有趣的事情，比如业务逻辑。它 的一个关键特征是支持模型2设计模式，这样可以实现表示与业务逻辑代码之间 的分离。但是，faces主要还是集中于ui组件和事件。因此，它可以很好地与其 他框架集成，比如struts，并且与高层次框架的功能有一些生命之处。 2.3 流媒体关键技术 为了在网络上实现较好的流媒体播放质量，需要考虑流媒体传输的所有环 节。其中，影响传输质量的三个最关键的因素是:编码和压缩的性能和效率，媒 体服务器的性能，媒体流传输的质量控制。 2.3.1 视频压缩编码 影响流媒体压缩编码性能的主要因素有压缩效率和编码的冗余性和可靠性。 压缩效率要求在保证一定视音频质量的前提下，

31、媒体流的码流速率尽量的低。 由于流媒体的特性，要考虑网络中传输数据丢失对解码质量的影响。为此，可 以采用先进的编码技术，比如错误弹性编码(error-resilient encoding)，在 编码中 通过适当的控制使得发生数据丢失后能够最大限度的减少对质量的影响。在互 联 网络环境下，最典型的方法是多描述编码(multiple descriptor coding, mdc) mdc 把原始的视频序列压缩成多位流，每个流对应一种描述，都可以提供可接 受的视觉质量。多个描述流结合起来可以提供更好的质量。 另外，流媒体的压缩编码还要提供速率调节的能力，因为网络的拥塞状况 是不断变化的，流媒体的编码

32、必须能够适应网络速率的变化。一种方法是采用 可扩展的层次编码，将多媒体数据压缩编码成多个子位流，其中一个可以独立 解码，产生粗糙质量的视频序列，它适应最低的网络带宽，称为基本码流;其他 的子位 码流可以按层为单位在任何地点截断，称为增强层，用来覆盖网络带宽变化的 动态范围，它们不可以单独解码，而只能与基本层和它以前的增强层结合在一 起解码，用来提高观看效果。 2.3.2 操体服务器 随着流媒体规模的扩大，流媒体服务器的性能成为制约流媒体服务扩展能 力的重要因素:流媒体服务器性能的关键指标是流输出能力和能同时支持的并发 请求数量。影响流媒体服务器性能的因素很多，包括 cpu 能力，i/o 总线，

33、存 储带宽等。因为单个流媒体服务器的并发数都相对的比较小，因此很多服务器 都采用了大规模并行处理的结构来获得更好的性能。例如采用超立方体的结构 将各个流媒体服务单元连接起来。还有一种方法就是采用简单的 pc 集群方式， 多个 pc 流媒体服务器用局域网连接，前端采用内容交换/负载均衡器将流媒体 服务的请求分布到各个 pc 媒体服务单元。后一种方式性能稍低，但成本低、易 实现。当媒体服务器响应客户的视频流请求以后，它从存储系统读入一部分视 频数 据到对应于这个视频流的特定缓存中，再把缓存的内容通过网络接口发送 给相应客户，保证视频流的连续输出。目前存在三种类型的视频服务器结构: 通用主机方法。采

34、用计算机主机作为视频服务器。它的主要功能是存储、 选择、传送数据。缺点是系统成本高而且不利于发挥主机功能。 紧祸合多处理机。把一些可以大量完成某指令或者专门功能的硬件单元 组合成的专用系统级联起来，就构成了紧祸合多处理机实现的视频服务器。这 种服务器费用低、性能高、功能强，但是扩展性较差。 调谐视频服务器。这种服务器主板上有一个独特微码的嵌入式仿真器控 制。通过在主板中插入更多的服务通路，可以方便地进行扩展 2.3.3 流媒体传输 由于流媒体传输对网络带宽、延时、丢失率等都有很高的要求，而目前的 互联网只提供了 best-effort 的服务，对带宽资源和服务质量的控制能力都比 较弱，在互联网

35、上传输流媒体需要采用一些应用层的质量控制机制来解决传输 中的问题。最常用的方式是采用速率适应机制，基本方法是通过一定的速率反 馈机制，利用流媒体的速率层次编码能力，在媒体服务器端动态的调节流媒体 的传输速率，保证客户端在网络可用带宽变化的时候也能正常的欣赏多媒体节 目。速率适应机制附以差错控制和冗余控制能够有效的保证流媒体的正常收看。 2.4 对等网络技术在 iptv 中的应用 1.iptv 的现状 国内 iptv 与 p2p 一直是沿着两个不同的方向发展。由于 iptv 与传统电视 收看方式相似，基本上被看作是有线电视（catv）或数字电视（dvb）的升级， 因而在设计思路上沿用了与之类似的

36、中央服务器的模式。在传统的方式中，网 络基本上是广播式的单向信道，即客户端没有能力或只有很少能力发送上行信 息，在这种方式下，所有的服务内容由中央服务器发送，所有的处理工作完全 由中央服务器完成，无法实现 p2p 的连接。 为了在 c/s 模式下解决 iptv 中的服务器瓶颈问题，目前的方案大多拟采用 组播技术，以及配合中央服务器一边缘服务器的内容分发策略（cds）来实现。 组播技术也是近年来十分热门的，优于广播方式的网络中一点对多点传输 服务技术。在传统的一点对多点通信中，服务器对每一个请求连接的客户端都 要建立独立的连接，一般的服务器最大能提供的连接数量是相当有限的，因此 这种方式并不适合

37、媒体服务。广播方式下，可以不用为每个用户建立相应的连 接，只将有需求的内容向每个子网以广播方式发送一份拷贝，这样可以保证所 有用户都能接收到这份数据。但这种方式的弊端是显而易见的，大量的没有请 求这项内容的用户也都收到了这份数据，这将造成网络数据的泛洪，引起阻塞。 由此，产生了组播技术。在组播方式下，增加了一个组播组的概念，当用户请 求服务时将加入这个组，服务器只向有需要的子网的组播地址发送一份数据拷 贝，当这份数据到达子网路由器时，路由器将根据当前组成员状况进行发送， 这样只有当前的组成员能够接收到这份数据，从而保证了带宽不被浪费。 2.对等网络在 iptv 中的应用 组播对于减轻服务器负担

38、是有相当作用的，但是组播对硬件要求较高，需 要数据源和接收者的下层网络都能支持组播协议。而且组播方式，依然没有利 用到客户端的上行通道，即用户接收到的数据仍然不能转发给其他有相同需要 的用户。 传统网络方式与对等网络方式的网络结构对比如图 1。采用对等网络技术 的 iptv 系统，对底层硬件基本没有要求，只需在应用层上修改即可。由于 iptv 具有实时媒体的特点，网络节点并不需要保存资源信息的相关内容，每节 点在某一时刻只能提供一种资源的服务，因此对等网络中基于搜索的机制完全 可以不予考虑。另外，由于 iptv 系统必须具备良好的用户认证收费管理子系统， 以及提供相关增值服务的功能，因此不能允

39、许用户随便加入网络，需要有健全 的用户管理机制。针对 iptv 这种特性，在 iptv 中应用对等网络技术，采用集 中式的结构比较合适。 在基于对等网络的 iptv 系统中采用集中式结构，系统中应存在少量的中央 服务器，这些服务器除了保存节目内容资源外，还要保存当前的节目单信息和 正在收看节目的客户端信息。当用户请求收看某一节目时，服务器将返回正在 收看该节目的用户，这里服务器可以根据请求来源的路由信息，在所有收看该 节目的用户中挑选与请求用户最接近的，也就是连通性最好的用户信息进行返 回。用户收到服务器返回的地址信息后，即开始与正在收看的用户进行连接， 获取节目内容。 2.5 p2p 流媒体

40、 近年来，人们把 p2p 技术引入到流媒体传输中而形成了 p2p 流媒体技术， 该方法有两方面的优点。首先，这种技术并不需要互联网路由器和网络基础设 施的支持，因此性价比高，且易于部署；第二，在这种技术中，流媒体用户不 只是下载媒体流，而且还把媒体流上载给其他用户，因此，这种方法可以扩大 用户组的规模，且更多的需求也带来了更多的资源。 2.5.1 p2p 流媒体系统网络结构 目前存在很多 p2p 流媒体的研究成果及实际系统，它们在其覆盖网络的组 织结构上可以被大体分成两大类，即基于树(tree-based)的覆盖网络结构和数 据驱动随机化的覆盖网络结构。 (1)基于树的方法 大部分系统都可以归

41、类为基于树的方法。在这种方法中，节点被组织成某 种传输数据的拓扑(通常是树，如图 1 所示)，每个数据分组都在同一拓扑上被 传输。拓扑结构上的节点有明确定义的关系，例如，树结构中的“父节点-子节 点”关系。这一方法是典型的推送方法，即：当节点收到数据包，它就把该数 据包的拷贝转发到它的每一个子节点。既然所有的数据包都遵循这一结构，那 么保证这一结构在给所有接受节点提供高性能时是最优的。更进一步，当节点 随意加入和离开时，该结构必须得以维持。特别地，如果某节点突然崩溃或者 其性能显著下降，它在该树结构上所有的后代节点都停止接收数据，且该树结 构必须被修复。最后，当组建基于树的结构时，避免出现环是

42、一个必须要解决 的重要问题。基于树的方法可能是最自然的方法，不需要复杂的视频编码算法。 然而，其中需要重点考虑的一个问题是节点失效，特别地，靠近树根的节点失 效将中断大量用户的数据传输，潜在地带来瞬时低性能的结果。此外，在该结 构中大多数节点都是叶子节点，他们的上行带宽没有被使用到。为了解决这些 问题，已有研究提出了一些带有弹性的结构，如基于多重树的方法。 (2)数据驱动方法 近年来，人们又提出用于 p2p 的数据驱动的方法。数据驱动的覆盖网络与 基于树结构的最大不同在于它不组建和维护一个传输数据的明显拓扑结构，它 用数据的可用性去引导数据流，而并不是在高度动态的 p2p 环境下不断地修复 拓

43、扑结构。 一个不用明确维护拓扑结构的数据分发方法是使用 gossip 协议。在典型的 gossip 协议中，节点给一组随机选择的节点发送最近生成的消息；这些节点在 下一次做同样的动作，其他节点也做同样的动作，直到该消息传送到所有节点。 对 gossip 目标节点进行随机选择可以在存在随机失效的情况下使系统获得较好 的健壮性，另外还可以避免中心化操作。然而，gossip 不能直接用作视频广播， 因为其随机推送可能导致高带宽视频的大量冗余。此外，在没有明确的拓扑结 构支持下，最小化启动和传输时延成为主要问题。为了解决这些问题，一些解 决方案，例如 chainsaw4、cool-streaming5

44、采用拉取技术，即：节点维持 一组伙伴并周期性地同伙伴交换数据可用性信息，接着节点可以从一个或多个 伙伴找回没有获得的数据，或着提供可用数据给伙伴。由于节点只在没有数据 时去主动获取，所以避免了冗余。此外，由于任一数据块可能在多个伙伴上可 用，所以覆盖网络对时效是健壮的。最后，随机化的伙伴关系意味着节点间的 潜在的可用带宽可以被完全利用。 第 3 章 系统需求分析 3.1 教学辅助系统总体需求 本课题的开发目的是依托成熟的校园网环境，为高校教务管理工作提供一 个综合性的管理环境，实现信息的集中管理、分散操作。 3.1.1 目标需求 当前高校普遍实行学分制管理，学分制和学年制相比更加灵活、自主。学

45、 分制度要求高校和教师能够开设大量的课程以满足不同学生的不同选择。学分 制度灵活性好，有利于学生知识结构趋于多样化，也有利于学科之间的渗透及 边缘学科的发展。本文所研究的高校教学系统正是基于学分制。目前高校在校 生人数急剧增加，依靠传统的人工方式很难管理如此庞大的学生信息，教学辅 助系统也因此应运而生。根据用户的实际需求，教务管理系统需要达到以下几 个目标: 1、对学生的基本信息进行跟踪管理，即学生信息管理。一个学生基本信息 (如考勤，作业，成绩等)都需要进行详细的记录，学生毕业后的处理都需要学 生子系统的管理。 学生可以实现登陆和修改密码。 学生的角色包括：选课和上课。选课学生可看到。上课学

46、生可选择所 有功能。 学生可以浏览到所有的关于本课程的历史信息。 学生可以下载课程的相关材料。 学生可以在线观看老师的教学录象，其中使用 iptv 技术，并使用 p2p 技术进行流媒体优化。 学生可以提交作业，并查看作业的状态。 学生可以通过答疑系统提交问题和回答问题。 学生可以通过文字、声音和视频有选择性地同同学和老师进行讨论， 能实现和多个学生同时讨论。 2、学生所选课程的成绩要求统一管理，方便日后的查询、统计。课程结束 后由教务专门管理人员根据教师给定的成绩进行学生成绩记录。 3、课件视频点播，采用流媒体技术，数据以稳定的速率从发送端传送到接 收端，而接收端可以在发送端，还没有完全传输完

47、毕之前即可开始处理这些数 据信息，这特别适合于实现网络视音频广播，因为互连网的带宽有限，传输数 据较慢，特别是对窄带用户来说，要将一个小时的视音频文件从网上下载到本 地计算机，需要花费的时间可能超过一个小时。当采用流技术后，就可以在计 算机接收视音频数据的同时，进行观看，节约了时间和存储空间。学生可以通 过服务终端很流畅的查看老师的教学视频，这一块系统可以在后续中不段升级， 可以从点播到直播，将老师上课这些信息从一端传送到另一端是实现远程教学 需要解决的问题，在当前网络带宽的限制下，流式传输将是最佳选择。学生在 家通过一台计算机、一条电话线、一个调制解调器就可以参加远程教学。教师 也无须另外做

48、准备，授课的方法基本与传统授课方法相同，只不过面对的是摄 像头和计算机而已。 3.2 系统业务流程分析 在仔细分析教务管理工作的需求之后，我们可以得出教学管理统闭中各个 子系统的具体业务流程。下面分别对选课子系统、学生子系统、成绩子系统和 教师管理子系统进行业务流程分析。 3.2.1 选课子系统业务流程分析 选课子系统是教学辅导管理系统中十分重要的功能模块，通过仔细调查有 关高校选课的信息需求，可以得到选课子系统的一些重要流程信息。管理人员 在开放选课子系统之前，首先对选课子系统中的一些系统参数做配置，比如学 分上限的设定等，然后开放选课子系统。随后学生在学校内的任何一台连网计 算机上都可以通

49、过浏览器，以学号密码登录到选课子系统，参考学期课程表上 所列出的全部课程，按照个人的实际情况，可能选择本专业的课程，也可以选 择其它专业课程，并在选课子系统中填写选课申请表，然后确认无误后将其提 交，如果数据合法，则选课申请提交成功。 等待子系统进行选课数据的相应处理。选课子系统的业务流程图如图3-2所 示。 管理员 选课子系统设置 选课参数 学生 选课 课表信息 选课名单 图3-2选课子系统业务流程图 3.2.2 用户管理子系统业务流程分析 用户管理工作是教学管理系统中最原始、最基本的工作。学生入学时的基 本信息通过学校招生部门，然后转入新生注册系统形成学生学籍档案，它包括 学生注册信息学号

50、、性别、出生年月、民族、籍贯、政治面貌、入学前单位、 入校时间、所在学院、所在系、所在班级、专业、家庭住址、邮政编码、电话 号码)、学生背景基本信息(社会关系、学历及经历、入学成绩)等。对学生档案 数据进行查询、统计等可以得到各类统计报表。 同时，教师管理也是高校教学系统中一个十分重要的组成部分，教师是学 校的重要组成部分，在教学管理系统中自然扮演着十分重要的角色。一名教师 自进入高校起，其基本信息就被录入到教学管理系统，其在校期间的教学情况、 科研情况、奖惩情况、进修情况等都将被教师管理系统维护。教学管理人员可 以通过此子系统得出某个教师的统计信息，还可以对教师在某一段时间内的表 现进行综合

51、评估。 在系统中，教师和学生都属于不同的角色，但都是系统的主题同样属于用 户管理系统的一部分，用户子系统的业务流程图如图3-3所示。 管理员 老师、 学生 用户信息 用户权限 用户统计 教学/选课情况 用户管理系统 图3-3用户管理子系统业务流程图 3.2.3 成绩子系统业务流程分析 在学期结束时，每位任课教师都会将自己教学班的所有学生成绩在网上通 过成绩子系统进行提交，教师通过自己的帐号和密码进入成绩子系统。每位老 师可能有多个教学班，通过教学班号和课程代码进行区分。成绩只能提交一次， 随后学生课程成绩信息被录入成绩数据库，若要修改成绩，教师必须到学校教 务处提交申请，通过专门的教务管理人员

52、进行成绩改。通过成绩子系统能够对 学生的各个学期的课程成绩进行管理并输出成绩单、查询成绩，对成绩进行评 估等。成绩子系统业务流程图如图3-4所示。 选课名单 教师成绩管理 学生成绩 成绩报表 图3-4 成绩子系统业务流程图 3.2.4 考勤子系统业务流程分析 考勤管理是整个教学辅导系统里一个重要的功能，此功能用于记录平时学 生对于每一门课程的出勤状态，统计的结果可以作为学生平时成绩的一部门， 也便于学校及时掌握学生的学习情况。学生自己也可以通过登陆系统查询自己 的出勤情况。 课程管 理员 学生名单 考勤管理系统 课程信息 考勤报表 图3-5 考勤子系统业务流程图 第 4 章 系统设计 4.1

53、系统设计目标 本系统采用mvc模式来设计系统结构并利用j2ee的技术来实现。本着业务逻 辑和表示层逻辑相分离的原则，对系统资源进行合理的有效管理、优化系统的 性能。 本系统要达到的目标如下： 1、分层结构清晰:利用mvc设计模式将应用程序分成三个核心模块:模型、 视图和控制器，它们之间要求分工明确但又能相互协作。 2、跨平台部署:本系统要求能够比较容易地部署在不同操作系统平台上。 3、性能要求:要求该系统能够提供较好的运行时性能，能同时满足大量用 户的访问，能够对系统资源进行有效管理。 4、可维护性:系统投入运行之后通常会存在许多问题，所以系统的可维护 性也是软件设计的一个重要方面，软件设计要

54、达到高内聚、低耦合。 4.2 系统架构设计 4.2.1 系统逻辑体系结构 教学辅助系统采用j2ee架构方式，以mvc设计模式为基础，将表示层、业务 逻辑层和数据层相分离，是一种三层的体系结构方式，构建出一个可靠性、可 重用性、可扩展性、可维护性的系统。系统逻辑体系结构如图4-1所示。 视图层 控制层 模型层 持久化层 数据库层 依赖关系减弱 依赖关系加强 图4-1 系统逻辑体系结构 在逻辑结构上，根据j2ee的多层体系结果，将系统分为五层，分别是视图 层、控制层、模型层、持久化层和数据库层。每一层实现相对独立的功能，通 过层间的接口进行通信。严格实行层间独立、分离，各层的实现细节不对外公 开。

55、这也就是前面说过的mvc模式的良好应用。并且，在各层需要时使用适当的 设计模式来优化结构，增强程序的复用。 4.2.2 系统网络拓扑图 本系统网络拓扑结构如图 4-2 所示。 client client client webserver application server database server 图4-2 系统网络拓扑结构 在图中主要分为三个部分，其中webserver是做为web服务器，它主要是用 来运行jsp和 servlet，是jsp和servlet的执行引擎。它最终将jsp和servlet解 释成html文件，然后通过http协议将其传送到客户端显示。它还可以将请求封 装后转

56、到应用服务器，也能够将应用服务器的执行结果通过web服务器传送到客 户端显 。 client是客户端，可以使用任何一台连接到互联网的计算机，能运行ie或 netseape等支持http或https协议并继承javascript解释的网络浏览软件即可。 它通过http协议向系统发起请求，也负责接受web服务器发回的响应，并显示给 最终用户。 application server是应用服务器，作为ejb的容器，会话bean和实体 bean就运行在这一层。应用服务器的主要功能包括隐式的分布式事务管理、隐 式的安全、隐式的资源管理和生命周期、隐式的远程访问能力、隐式的组件的 位置透明性、隐式的持久性等

57、。 database server是数据集中存放的地方，应用服务器中的实体bean通过 jdbc能与之交互。在本系统中我们采用oracle作为数据库服务器。 4.3 系统功能设计 4.3.1 在线选课 选课子系统主要是利用计算机的高速处理能力和网络相结合，提高教务管 理的工作效率。对选课数据系统化管理，便于管理员动态跟踪课程的情况合理 安排课程。 默认的可选课程是该年级/专业开课计划中的所有课程，对于成绩非常差的 学生，也可以指定开课计划中的某些课程该学生不能选。备选课程是指本学年 学期全校所有专业开课计划中有的所有课程，可选课程是指指定学生本学年学 期可以去选的课程。对于提前毕业的学生，就可

58、以跨年级选课。对于申请辅修 的学生，就要跨年级/专业选课。如果学生跨专业选课时，培养方案中有的课程 继承培养方案中的课程类别，开课计划中有的课程继承开课计划中的课程类别， 培养方案、开课计划中都没有的课程作为公共任选课处理。 选课子系统中的主要功能模块如图4-3所示。 选课子系统 参 数 设 置 数 据 维 护 课 程 统 计 课 程 查 询 学 生 选 课 已 选 课 程 已 选 维 护 图4-2 选课子系统功能模块图 课表查询提供对外接口，学生可以输入一些关键字得到想要的结果信息。 学生选课处理是选课子系统的核心，学生在进入选课子系统后，可以查看 当前课表信息，然后输入课程代码和教学班号进

59、行选课。之后还可以在规定的 时间内维护自己的选课信息，如删除所选课程，查询己选课程等。 4.3.2 用户管理子系统设计 用户管理系统包括对系统中的老师和学生的信息维护，新建用户、修改用 户、删除用户这些都是用户管理子系统的一部分功能 用户管理 信息 查询 基础 信息 信息 维护 数据 统计 图4-4学籍管理功能模块图 基本信息:对用户的基本信息进行管理，基本信息包括:学号(工号)、 密码、姓名、性别、出生日期、政治面貌、身份证号、宿舍号、个人特长、 联系电话、宿舍电话、等的管理与维护，它的功能主要有基本信息的录入、查 询、修改及删除等操作。 信息查询:对用户生基本信息的查询、家庭情况的查询、奖

60、励情况的查询、 社会关系的查询、异动情况的查询、班级情况查询等。 4.3.3 成绩子系统设计 在成绩子系统中，教师利用自己的账号和密码信息，当学期结束后教师就 可以登录成绩系统，将学生的成绩录入教务成绩数据库中。成绩子系统的功能 模块如图4-5所示。 成绩子系统 成绩 录入 课程 信息 教师 登陆 学生 查询 图4-5 成绩子系统功能模块图 教师登录子系统主要是验证用户信息的合法性。教师登录后选择想要提交 成绩的教学班。 成绩录入子系统将显示此教学班的所有学生名单，教师选择分数格式后， 将成绩填入每个学生姓名之后，进行成绩录入，在提交前会进行一些合法性检 查，如成绩是否在规定范围之内，是否为数