实时同步虚拟协同实验平台的设计与实现

摘要

随着计算机科学和信息技术的不断发展，虚拟实验教学已成为高校实验教学的一种重要形式。尤其对于计算机网络的实验教学，由于传统的网络实验需要大量昂贵的网络设备，但高校日渐庞大的招生规模使得购买网络设备的资金越发紧缺，无法满足教学需求，所以，虚拟计算机网络实验成为解决此问题的有效途径。而协同虚拟实验是一种特殊的虚拟实验,它可以在网络空间中建立一个虚拟的交互式学习环境，通过模拟和实现传统课堂的教学功能来为地域分散的网络用户提供一个共享协作式教学实验环境，协同虚拟实验的创新与开发也成为近几年高校实验教学的重要研究方向。
　　本文以本课题组开发的远程网络教育实验公共服务平台和平台上一系列单人基础组网实验为基础，以提高实验的效率、加强学生在实验过程中的合作精神为目标，提出了虚拟协同实验平台上的实验操作全部配置化的设计思想，利用网络编程技术、C＃编程语言、.NET类库及Sql Server数据库等关键技术，设计和实现了允许多人实时同步合作完成同一实验的虚拟协同实验平台。文中首先对实时同步虚拟协同实验进行需求分析和总结，在此基础上，提出了实时同步虚拟协同实验平台的设计目标和功能设计。参照真实计算机网络的相关实验案例，本文分别从实时同步实验操作、同步搭建实验拓扑和设备操作的并发控制等几个关键点进行了分析和研究，设计并实现了实时同步虚拟协同实验的各项功能。文中提出了实时同步连线算法，利用此算法一方面完成了协同搭建实验拓扑时拓扑结构的实时同步，另一方面实现了学生自主选择网络拓扑的功能；在实验操作全部配置化的思想下，提出了实时同步实验操作的方法，实现了配置信息的实时同步。文中还设计了适合本实验平台的“改进的高优先级两阶段封锁法”并发控制机制，实现了对学生操作实验设备的并发控制。
　　最后，本文以两人的虚拟rip路由选择协议实验为例，对实时协同虚拟实验平台的各项功能进行了测试，并进一步说明了本文方案的有效性和应用价值。

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第一章 绪 论

1.1 课题的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 相关实现技术

2.1.NET Framework

2.2 C#编程

2.3 C/S结构

2.4 SQL SERVER 2008

2.5本章小结

第三章 实时同步虚拟协同实验的设计方案

3.1 单人虚拟组网实验平台概述

3.2 虚拟协同实验平台的设计目标

3.3 虚拟协同实验平台的功能设计

3.4 本章小结

第四章 实时同步虚拟协同实验的实现

4.1 实时同步实验操作

4.2 同步搭建实验拓扑

4.3 并发控制机制

4.4 本章小结

第五章 实时同步虚拟协同实验的运行

5.1 实时同步实验操作的实例

5.2 同步搭建实验拓扑的实例

5.3 并发控制机制的实例

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢