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緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇虛擬網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
【關(guān)鍵詞】虛擬實驗 網(wǎng)絡(luò) 實現(xiàn)研究 設(shè)計
【中圖分類號】TP311 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）24－0041－01
一 網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)及其主要功能的特點
網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)以計算機系統(tǒng)為核心虛構(gòu)出三維可視的實驗場景，仿真復(fù)雜多變的實驗現(xiàn)象，支持實驗數(shù)據(jù)的采集和實驗結(jié)果的模擬、分析。學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)頁訪問的方式觀察逼真的模擬實驗環(huán)境，并通過普通的圖形界面交互技術(shù)改變實驗條件和參數(shù)，將各種虛擬儀器按實驗要求、過程進行操作或組裝，并從中獲得良好的個人體驗或發(fā)現(xiàn)。它一般包括相應(yīng)的實驗環(huán)境，有關(guān)的實驗儀器設(shè)備，實驗對象以及實驗信息資源等。
網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)屬于桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，在一定程度上具有虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性、交互性和想象性特點，可以提供一些在現(xiàn)實中無法體驗的情境，能避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。徹底打破空間、時間的限制，學(xué)習(xí)者隨時進入虛擬實驗室操作儀器，進行各種實驗，共享儀器設(shè)備，共享數(shù)據(jù)，甚至和異地的學(xué)習(xí)者合作進行實驗等。特別適合在實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費缺乏等低成本的限制條件下應(yīng)用，較適合于網(wǎng)絡(luò)教育和移動學(xué)習(xí)。
二 網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)的基本體系組成
1．表現(xiàn)層
展現(xiàn)實驗場景，用戶主要包括學(xué)習(xí)者、教師和管理員。通過注冊登錄，下載支持IE的3D瀏覽器插件后，即可進入三維虛擬實驗環(huán)境中進行實驗。用戶通過簡單和友好的界面，可實現(xiàn)與虛擬實驗的3D對象、虛擬角色的交互，或虛擬角色相互之間的交互。
2．業(yè)務(wù)邏輯層
服務(wù)器的主要作用是開放式交互實驗環(huán)境以及動態(tài)網(wǎng)頁的生成；網(wǎng)頁Web應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的主要作用則是提供Web接入服務(wù)、用戶認證管理、賬號管理、動態(tài)網(wǎng)頁的生成。作為整個虛擬實驗系統(tǒng)的核心模塊，虛擬實驗應(yīng)用服務(wù)器主要作用是控制和管理實驗儀器、采集和處理實驗數(shù)據(jù)；交互控制影響學(xué)習(xí)者的實驗請求并做出相應(yīng)的反應(yīng)，處理多用戶協(xié)同通信時出現(xiàn)的問題。
3．?dāng)?shù)據(jù)訪問層
主要是對原始數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫或者文本文件等存放數(shù)據(jù)的形式）的操作。數(shù)據(jù)庫主要包含用戶信息庫、3D對象服務(wù)器、知識庫、教學(xué)資源庫。用戶信息庫包含用戶（學(xué)習(xí)者、教師）的初始數(shù)據(jù)，如用戶個人信息、登錄信息、首次測試水平、實驗儀器設(shè)備信息和學(xué)習(xí)記錄等，存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。3D對象服務(wù)器包括3D場景模型、3D虛擬角色模型和3D實驗儀器設(shè)備模型等。文件服務(wù)器包含Word、PPT等教學(xué)文本文檔以及預(yù)設(shè)的HTML模板。
三 網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計
一是許多網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)功能更關(guān)注在實驗現(xiàn)象和行為的模擬演示，系統(tǒng)的交互性和監(jiān)控性有限。功能設(shè)計中需要增強對實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和實驗過程監(jiān)控等功能，從而增強教學(xué)的評價功能。二是網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)更多地集中于通過網(wǎng)絡(luò)共享實驗資源，共享數(shù)據(jù)。支持多用戶協(xié)作式，分布式共享同一實驗空間的系統(tǒng)并不多。分布式系統(tǒng)功能設(shè)計能進一步增強系統(tǒng)的實用性，同時帶來更大的設(shè)計和實現(xiàn)的復(fù)雜度。
四 網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)
1．環(huán)境建模技術(shù)
虛擬實驗環(huán)境和實驗儀器的建立是虛擬實驗系統(tǒng)的重要內(nèi)容。常用的建模多使用3DMax、Maya等工具軟件完成。制作人員完成建模和貼圖的工作量比較大。數(shù)字三維掃描技術(shù)快速、精確地生成實體模型，與軟件建模方式相結(jié)合能夠縮短工作時間，提高效率。
2．實時三維圖形生成技術(shù)
三維圖形的生成技術(shù)已較為成熟，其關(guān)鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成與顯示。對于具有一定復(fù)雜度的模型，如何達到實時顯示和便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪康?，又要保證圖形的幀率和質(zhì)量，需要進一步研究。
3．立體顯示和傳感器技術(shù)
虛擬現(xiàn)實的沉浸感和交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)有的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)大多使用鼠標(biāo)加鍵盤的WIMP圖形界面，在人機交互方式上存在著較大的局限性。近年來，手寫板與觸摸式顯示屏等新興的人機交互設(shè)備大規(guī)模地進入應(yīng)用領(lǐng)域，其更加自然的交互方式突破原有鼠標(biāo)加鍵盤的WIMP桌面系統(tǒng)，桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的二維交互方式帶來的約束，手寫板技術(shù)和觸屏技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術(shù)。
4．應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具
虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的設(shè)計關(guān)鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具需要強大的平臺支撐，為不同的開發(fā)者和設(shè)計者提供良好的支持，提供功能豐富且方便的工具包SDK來支持便捷的二次開發(fā)，以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量、降低開發(fā)成本。目前國際上比較著名的VR技術(shù)的開發(fā)工具和平臺有 VRML、Cult3D、EON、Quest3D、Virtools等，不同的平臺各有其特點，通常實際使用開發(fā)平臺所提供的一些實用功能模塊，需要的附加付費也是需要考慮的重要問題。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)三維；虛擬實驗；虛擬現(xiàn)實實驗
【中圖分類號】G40-057 【文獻標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097（2011）07―0114―07
一 前言
隨著教育信息化的推進，遠程教育應(yīng)用實踐不斷更新變革，不斷涌現(xiàn)出的新興技術(shù)得以推廣應(yīng)用，取得了切實的教學(xué)與學(xué)習(xí)效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的虛擬實驗系統(tǒng)就是近年來其中一個重要的新興技術(shù)應(yīng)用實踐。相關(guān)研究證實虛擬現(xiàn)實技術(shù)利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化理解能力和開拓創(chuàng)造性學(xué)習(xí)[1]。虛擬現(xiàn)實源自于信息科學(xué)技術(shù)，在信息化實踐中自然有其特有的優(yōu)勢，第一是其獨特的視角，顯示的是實時的三維影像，包含了更多的連續(xù)的、直觀的信息，能夠以不同的視圖操作和觀察，產(chǎn)生逼真的臨場感；第二是支持交互式任務(wù)，自然直觀的操作強化了用戶的參與體驗；第三是虛擬化的場景和對象蘊含了更加豐富的抽象信息，實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)到實踐操作的轉(zhuǎn)化。計算機3D圖形學(xué)、人工智能、人機接口等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，也為虛擬現(xiàn)實的實踐應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。
建構(gòu)主義理論認為，學(xué)習(xí)者是在一定學(xué)習(xí)情境中，借助與他人之間的協(xié)作、交流、利用必要的信息等，構(gòu)建有意義的學(xué)習(xí)。并且根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)類型的差異，通過自我反省或者與他人之間的商榷、討論和辯論，以認識和強化個人及團隊的心智模式。建構(gòu)主義理論支持下的基于虛擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)環(huán)境就是一個動態(tài)的虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，可以延伸學(xué)習(xí)者觀察事物的視角，引導(dǎo)他們探索科學(xué)世界的思考和行為的方式，發(fā)展學(xué)生不完整的前概念和經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，并且能為學(xué)習(xí)者提供在現(xiàn)實世界中無法實現(xiàn)的體驗，如原子微觀世界[1]、無法隨意重復(fù)的實訓(xùn)（V-Frog [2]）等。
根據(jù)相關(guān)文獻研究，目前為止虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用主要涉及的是科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)教育，用于概念改變、抽象思維的發(fā)展和促進認知發(fā)展[3] [4]?？紤]到經(jīng)濟因素，有網(wǎng)絡(luò)特征的桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng), 是目前虛擬現(xiàn)實科學(xué)教育實驗系統(tǒng)最為可行的方式。虛擬現(xiàn)實科學(xué)教育實驗系統(tǒng)的開發(fā)，首先要根據(jù)科學(xué)學(xué)科實驗教育的目的和學(xué)習(xí)者的認知水平，分析學(xué)習(xí)者的需求；然后根據(jù)具體學(xué)科實驗任務(wù)及步驟，結(jié)合實驗操作的特點，提出虛擬實驗系統(tǒng)執(zhí)行這些操作所學(xué)的功能及其子模塊，構(gòu)建虛擬實驗系統(tǒng)的基本構(gòu)成框架；據(jù)此，可確定實驗系統(tǒng)的軟硬件配置，最后，選擇合適的三維建模工具（如3DMAX、MAYA）和虛擬現(xiàn)實編程工具（Virtools、EON）實現(xiàn)系統(tǒng)的制作和[5]。
二 網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實驗系統(tǒng)的基本構(gòu)成框架
一個實驗完整實施的工作流程分為實驗準(zhǔn)備階段、實驗儀器組裝測試階段、實驗操作階段、數(shù)據(jù)處理階段和實驗總結(jié)評價階段。與傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)相比較，有網(wǎng)絡(luò)特征的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該遵循開放性、易用性原則，能夠重復(fù)實驗以獲取正確數(shù)據(jù)，提示實驗操作正確性等。通過實驗工作流程的分析，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)3I特性，網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實驗系統(tǒng)的基本構(gòu)成框架如圖2所示：
1 輸入/輸出設(shè)備
人類的七大感覺系統(tǒng)包括視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺、前庭系統(tǒng)和本體覺。人類就是通過感知來獲取信息。在相關(guān)的科學(xué)教育應(yīng)用研究中使用的既有專用設(shè)備，如ImmersaDesk和PHANToM[10][11]，也有PC支持的周邊設(shè)備，如三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套和頭盔跟蹤器、三維顯示器等。到目前為止，教育應(yīng)用領(lǐng)域的交互設(shè)備主要是鼠標(biāo)、鍵盤、操縱桿和攝像頭[3] [7]。
2 交互界面
實現(xiàn)實時的人機交互，按照實驗任務(wù)的要求提供一系列的用戶操作和反饋，以支持用戶有意義的學(xué)習(xí)活動，強化用戶在動態(tài)3D場景中的參與程度。通過鏡頭控制，以第一人稱的視角，用戶借助化身（avatar）進入3D場景，用戶可以將身體變大或者變小，實現(xiàn)宏觀或者微觀世界的漫游，延伸用戶感知信息的能力。
（1） 3D / 2D懸浮操作欄：漫游和自由度（DOFs）操作是懸浮操作欄基本功能項，實現(xiàn)3D對象選擇和3D對象方位變換。這樣用戶可以及時、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，有利于培養(yǎng)空間想象能力。另外，用戶化身通過自然的交互操作還可以強化抽象知識學(xué)習(xí)和實踐運用。
（2） 系統(tǒng)控制：懸浮式下拉菜單/屬性面板，用于改變實驗環(huán)境參數(shù)，動態(tài)呈現(xiàn)虛擬對象的信息。
（3） 模型庫操作：連接模型數(shù)據(jù)庫，在實驗過程中提供3D對象模型的呈現(xiàn)，提供虛擬模型的描述信息，輔助實施虛擬實驗裝置組裝，生成合適的實驗場景。
（4） 數(shù)據(jù)向?qū)В禾幚韺嶒炦^程中涉及的各種數(shù)據(jù)；記錄學(xué)習(xí)者的操作過程，并根據(jù)實驗操作指南，自動為學(xué)習(xí)者評分。連接實驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)外部文檔導(dǎo)入，或者實驗數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，記錄虛擬學(xué)習(xí)對象的相關(guān)數(shù)據(jù)集。
（5） 智能向?qū)В簽橛脩艋硖崾静僮鞑襟E，檢驗操作的正確性。如果出現(xiàn)操作失誤，會禁止下一步驟的執(zhí)行，并給出錯誤提示信息[9]。智能向?qū)б部梢杂谢?，通過會話的方式與用戶交流。
3 虛擬模型數(shù)據(jù)庫
一類是虛擬儀器元件、虛擬對象（如原子、藥品等）作為虛擬學(xué)習(xí)對象，包括可視化的3D模型及對象的描述信息。學(xué)習(xí)對象的知識結(jié)構(gòu)是科學(xué)教育中知識學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容。另一類是場景模型，包含不同實驗要求所需的虛擬場景。學(xué)習(xí)者可以依據(jù)具體的實驗要求，調(diào)用適用的虛擬儀器和虛擬對象進行組裝。
4 虛擬實驗演示系統(tǒng)
可視化的流程有助于更好的理解科學(xué)概念[14]。如數(shù)學(xué)和物理教學(xué)中的內(nèi)容大多是抽象的公式,用傳統(tǒng)的說教式教學(xué)方法很難解釋清楚，虛擬的實驗流程演示使得學(xué)習(xí)者一看就能觀察出動態(tài)逼近的科學(xué)本質(zhì)。如此以來，抽象的內(nèi)容變得更為形象、更為直觀。
另外，具有網(wǎng)絡(luò)特征的虛擬實驗系統(tǒng)，應(yīng)包含有實驗共享功能，如實驗結(jié)果和感想的交流，幫助，提示實驗常見故障和問題的解決辦法等等。如組建實驗在線學(xué)習(xí)共同體，就是推進虛擬實驗系統(tǒng)平臺應(yīng)用的有效措施[10]。系統(tǒng)可采用三層結(jié)構(gòu)體系，即客戶端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般硬件設(shè)備要求不高的情況下，優(yōu)先考慮B/S應(yīng)用模式，即借助瀏覽器配置相應(yīng)插件支持客戶端的運行。
三 《實驗室制取氣體》化學(xué)虛擬實驗開發(fā)實例
化學(xué)是一門以實驗教學(xué)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過實驗可以更加形象地描述化學(xué)現(xiàn)象，深化學(xué)生對知識的理解和掌握。虛擬化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)了仿真的實驗環(huán)境，提供了豐富生動的實驗儀器，實現(xiàn)形象化教學(xué)，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建互動的、可重復(fù)使用的實驗場景，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力，而且解決了實驗資源浪費、實驗時間和實驗地點限制等化學(xué)實驗教學(xué)中問題，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。
實例利用三維建模軟件3ds Max和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)工具Virtools開發(fā)一個實驗室制取氣體專題的桌面式虛擬化學(xué)實驗系統(tǒng)，如圖4所示，主要實現(xiàn)功能模塊有：系統(tǒng)操作說明介紹、化學(xué)實驗儀器自動組裝演示、實驗儀器組裝、化學(xué)實驗藥品添加化學(xué)實驗現(xiàn)象觀察。
本虛擬實驗系統(tǒng)旨在使學(xué)習(xí)者了解儀器的組裝、拆分順序，藥品添加方法，了解實驗反應(yīng)過程，分析實驗現(xiàn)象等。在實驗過程中通過本系統(tǒng)提高實驗者的學(xué)習(xí)興趣，使其掌握實驗儀器的組裝和拆分順序；通過對實驗現(xiàn)象的觀察、對比和分析，鞏固所學(xué)化學(xué)知識，理解相關(guān)化學(xué)原理；培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力。
為了便于儀器的準(zhǔn)確組裝和實驗現(xiàn)象的多角度觀察，通過鏡頭（Camera）進行了交互設(shè)置，使用鍵盤按鍵來切換攝像機視角并利用鼠標(biāo)右鍵對其進行旋轉(zhuǎn)。如圖5所示為相應(yīng)的BB及參數(shù)設(shè)置。實驗系統(tǒng)的實驗元器件的操控包括兩類工具，一類是利用自由度（DOF）操作工具，以觀察和變換虛擬模型方位。一類是選擇和添加元器件，按照實驗要求，完成系統(tǒng)組裝。
Virtools中提供的粒子系統(tǒng)(Particle System)，為虛擬化學(xué)實驗中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象提供了豐富的設(shè)計內(nèi)容，使虛擬實驗更加形象和逼真。酒精燈火焰特效主要使用Point Particle System（點粒子系統(tǒng)），對于氣泡特效設(shè)計使用Spherical Particle System（球形粒子系統(tǒng)），液體傾倒采用Curve Particle System（曲線粒子系統(tǒng)）。
對于虛擬模型和實驗數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，Virtools連接數(shù)據(jù)庫除了使用自帶的服務(wù)器形式連接外，也可以自定義BB（Building Block）來連接數(shù)據(jù)庫，這里選擇的是自定義連接MySQL數(shù)據(jù)庫。以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后臺更新與維護，這是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)開放性和通用性的關(guān)鍵技術(shù)。
最后應(yīng)用Virtools開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實驗成應(yīng)用在B/ S 或C/ S 模式的兩種格式文件。前者為vmo格式，嵌入到網(wǎng)頁中，適于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器傳輸; 后者需要應(yīng)用VirtoolsMakeExe插件將其轉(zhuǎn)換成exe格式，并應(yīng)用軟件封裝工具制成客戶端可執(zhí)行程序，可安裝在用戶的計算機中,避免網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的影響, 以提升網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗的流暢性。
四 總結(jié)
一個得到普遍接受的虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)，需要提供最簡便的控制方式，以及一些基本的物理體驗。觸控設(shè)備擁有輸入和反饋所需的相關(guān)元素。
有網(wǎng)絡(luò)特征的桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對于硬件系統(tǒng)要求并不高，在個人微型電腦上都能很好的體驗到實驗過程，系統(tǒng)逼真的虛擬場景制作和詳盡的過程解釋，為用戶呈現(xiàn)了一種視覺上的沖擊效果。自然真實的感官體驗, 能將那些抽象的結(jié)構(gòu)原理實現(xiàn)可視化，加深概念的理解，針對無法隨意重組的設(shè)備作仿真實訓(xùn),獲得與真實實驗一樣的體驗,從而豐富感性認識。根據(jù)混合式學(xué)習(xí)理論，虛擬實驗系統(tǒng)可以成為與課堂教學(xué)相結(jié)合的有效在線學(xué)習(xí)中心，實現(xiàn)空間和時間上的延伸，充分體現(xiàn)教師和學(xué)生的實驗參與程度。
另外，從安全和環(huán)保角度考慮，虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)既不需要化學(xué)物品和危險的實驗工具如炸藥，也不要提供實驗樣本如動物，更不會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。
制約虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸是虛擬現(xiàn)實相關(guān)的建模，如幾何建模、運動建模、物理建模等需具備一定專業(yè)技能的人員制作，對于精細的實驗儀器和化學(xué)現(xiàn)象的建模離預(yù)期的效果還有相當(dāng)差距等。當(dāng)下也存在相關(guān)實驗資源不足的問題，如實驗元器件模型缺乏。但隨著一系列實用開發(fā)工具，如Virtools、EON等不斷推出，上述的問題得到了很好的解決，使得虛擬實驗系統(tǒng)從實驗室研究轉(zhuǎn)入教學(xué)實踐成為現(xiàn)實。
從經(jīng)濟角度講，虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)給科學(xué)實驗教育節(jié)省了開支。但對于虛擬實驗系統(tǒng)來說，最大的挑戰(zhàn)是在實踐應(yīng)用中，在課堂和教學(xué)過程究竟會產(chǎn)生什么樣的效果，因為教師的要求、課程目標(biāo)和學(xué)生的認知水平等都是必須考慮的影響因素。這就要求老師和學(xué)生都需參與到設(shè)計滿足自己要求的虛擬實驗項目里。
五 趨勢
如果將虛擬現(xiàn)實實驗系統(tǒng)加上“增強現(xiàn)實”技術(shù)（Augmented Reality），通過真實環(huán)境和虛擬現(xiàn)實景象的結(jié)合，既能減少生成復(fù)雜實驗環(huán)境的開銷，又便于對虛擬場景中的對象進行操作通過增強現(xiàn)實技術(shù)，人們不僅能夠有視覺和觸覺的體驗，還能夠有感覺的新體驗，那么其應(yīng)用范圍也就更加廣闊了。
引入分布式，支持多用戶協(xié)作實驗，創(chuàng)建學(xué)習(xí)共同體，使用戶聯(lián)合在一起成為一個虛擬實驗社區(qū)，將把實驗系統(tǒng)提升到一個新的境界。
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Designing and Implementing of Web 3D Virtual Lab System
SUN Jiang-shan YU Lan
(Department of education Information Technology, East China Normal University, Shanghai 200062,China)
Abstract: By analyzing classic cases at home and abroad, expounding the techniques and theory of virtual reality and making the classification and characteristics of virtual Lab, summarizing the advantages and strategy that were used to construct the framework of Web 3D virtual Lab system. In order to support the framework effectively, designing an example of “gas making in laboratory” with virtools software, summarizing key methods and key techniques in virtools modeling and virtools interaction. Finally, furthermore show off a summary and outlook.
關(guān)鍵詞：分布對象；虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺；設(shè)計；信息資源
中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3698-03
計算機病毒、黑客和垃圾信息等造成的安全隱患問題多出于存儲設(shè)備故障分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)的管理平臺，對于高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的分布式網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)提出了一種新的安全機制，要求企業(yè)采取安全措施以確保在信息資源整合過程中信息資源的安全。
1 基于分布對象的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺概述
隨著語義Web的發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)提供者和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)商將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成鏈接的數(shù)據(jù)，使得LOD圖像得到快速的發(fā)展。2011年9月展示LOD數(shù)據(jù)云發(fā)表，它由295組數(shù)據(jù)構(gòu)成，其中包括約310億和5.04億的RDF鏈接語句。它顯示了LOD數(shù)據(jù)鏈路之間的聯(lián)系及各種項目的相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。其中，某些數(shù)據(jù)集間連接作為一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，如DBpedia數(shù)據(jù)集等。此外，還包含了很多著名的數(shù)據(jù)集，如維基百科，GeoNames，英國BBC廣播公司，F(xiàn)OAF，SKOS，WordNet，DBLP書目等，涉及政府、企業(yè)、學(xué)校和圖書館等其他領(lǐng)域。通過鏈接開放數(shù)據(jù)項目的詳細信息，用戶可以從其他相關(guān)數(shù)據(jù)的一組數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)了解到豐富數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，充分發(fā)現(xiàn)和享用外部資源。
3 基于分布對象的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計
以產(chǎn)生一個商業(yè)模式為例了解其對企業(yè)的要求和用戶視圖定義視圖的概念的應(yīng)用。概念建模技術(shù)（例如使用案例分析、活動圖、工藝設(shè)計和業(yè)務(wù)實體建模）有助于建設(shè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的描述，可以加強業(yè)務(wù)目標(biāo)和需求，但是不包含實現(xiàn)技術(shù)。
邏輯視圖：邏輯視圖結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用模型是建立一個商業(yè)模式，它們決定了如何滿足業(yè)務(wù)的目標(biāo)和要求。模型的應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)也體現(xiàn)在邏輯視圖和建筑師的總體結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。他們決定關(guān)系數(shù)據(jù)管理和處理步驟之間的相互作用，根據(jù)邏輯和時序模型組件的設(shè)計確定了模型保留的數(shù)據(jù)類型和狀態(tài)。
物理視圖：每個元素映射應(yīng)用模式的技術(shù)元素的實際要求。通過這種方法實現(xiàn)模型的應(yīng)用。程序員將詳細的業(yè)務(wù)邏輯編寫為代碼，在傳統(tǒng)開發(fā)過程中承擔(dān)了部分任務(wù)，但大多數(shù)的活動應(yīng)在一個復(fù)雜的框架內(nèi)來完成?？蚣苁且环N新的開發(fā)技術(shù)，分布式應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)設(shè)施包括幀應(yīng)用邏輯框架的風(fēng)格和控件結(jié)構(gòu)的設(shè)計。框架完成使開發(fā)人員避免了繁瑣的工作（例如，錯綜復(fù)雜的異步消息處理），使普通開發(fā)人員能夠?qū)椖孔鞒龈蟮呢暙I。
能否正確定義這些模型對于組織來說也是至關(guān)重要的。結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計錯誤總是會導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)計問題或運作問題（例如伸縮性和可靠性問題），嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致項目無法完成以及影響業(yè)務(wù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計師正在尋找框架和指南以幫助他們創(chuàng)建和實現(xiàn)這些模型，并把由于使用錯誤模型而帶來的風(fēng)險降到最低。
4 基于分布對象的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺的實現(xiàn)
在用戶登錄上使用雙重身份驗證登錄功能系統(tǒng)。用戶身份認證除了使用用戶的用戶名和密碼，還需要使用令牌生成的同步碼。同步代碼生成與服務(wù)器同步一致。用戶登錄時需要在一定的時間內(nèi)輸入的代碼，所以即使用戶的密碼丟失也不會導(dǎo)致系統(tǒng)被攻擊，提高了系統(tǒng)的安全性。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志分析方面，主要研究通過SYSLOG服務(wù)，將接入層交換機的日志信息捕獲，以便于對接入交換機的運行狀況進行動態(tài)分析。通過分析對接入層的三大攻擊行為進行定位，為下一步操作做鋪墊。日志信息同步數(shù)據(jù)量極大，但對細節(jié)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求不高，主要以大量數(shù)據(jù)宏觀分析得出結(jié)果。所以，日志信息同步功能的可靠性要比數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更加重要。它要能夠持續(xù)的接收分析大量數(shù)據(jù)。
接入網(wǎng)設(shè)備的控制功能和網(wǎng)絡(luò)接入層設(shè)備是一個窗互系統(tǒng)，其他業(yè)務(wù)則需要通過其主機來完成，因此控制接入層設(shè)備需要有較強的操作能力。這種能力是通過TELNET和SNMP協(xié)議來實現(xiàn)的。
本文著重研究了TELNET與SNMP的開發(fā)接口以及對設(shè)備控制功能的實現(xiàn)。總而言之，系統(tǒng)對日志分析功能得出的結(jié)果，最后進行隔離操作是通過本功能直接完成的。日志記錄和存儲里，用戶的目標(biāo)操作系統(tǒng)作為記錄的目標(biāo)函數(shù)在實際使用過程中主要用于事后處理和分析日志數(shù)據(jù)的存儲功能，在數(shù)據(jù)庫中隔離的操作記錄和其它數(shù)據(jù)存儲，因為該系統(tǒng)是一個大的數(shù)據(jù)庫，沒有單獨使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)持久層組件，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接池功能，重量輕且操作簡單。
日志分析功能包含了SYSLOG套接字的創(chuàng)建，數(shù)據(jù)讀取分析兩大主要功能。其中SYSLOG套接字的創(chuàng)建主要目的是為了接收交換機發(fā)至UDP514端口的日志信息。數(shù)據(jù)分析的主要目的有兩個，一是判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運行是否正常，二是如果不正常，需要確定攻擊源的信息[15]。SYSLOG套接字用于將接入交換機發(fā)來的日志信息進行讀取，然后交與日志處理邏輯對日志進行分割。日志處理邏輯使用正則表達式對日志分割完成后，數(shù)據(jù)分兩部分流向，日志信息本身交由數(shù)據(jù)庫存儲邏輯處理，另一向交由攻擊主機判定邏輯分析攻擊主機信息。對于設(shè)備控制模塊交互邏輯，當(dāng)自動隔離攻擊主機
5 結(jié)論
基于分布對象的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺提供系統(tǒng)級端到端的解決方案，這將是智能化的網(wǎng)絡(luò)管理和工作負載分布到多個站點，分布式網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的管理員可以促進用戶更高效地利用系統(tǒng)中的資源，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了可擴展性的變化。為了減少復(fù)雜性和中心網(wǎng)站計算的負負，可以提供一種獨立方法靠近故障點，快速地排除故障。
基于分布對象的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺通過在整個網(wǎng)絡(luò)上向多個控制臺將數(shù)據(jù)采集，監(jiān)視以及管理職責(zé)分散開來而實現(xiàn)綜合分析。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：VXLAN；數(shù)據(jù)中心；遷移
1 VLAN技術(shù)的局限性
在服務(wù)器虛擬化技術(shù)實現(xiàn)后，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部虛擬服務(wù)器（VM）的數(shù)量較之原物理實體機在數(shù)量上有了明顯提升，與之對應(yīng)的VM虛擬網(wǎng)卡的MAC地址數(shù)量也隨之增加，當(dāng)VM數(shù)量很多時，會導(dǎo)致交換機的MAC地址表溢出，從而引發(fā)數(shù)據(jù)幀的丟棄及大量的廣播幀產(chǎn)生，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
其次，大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心建立并提出互聯(lián)互通的需求背景下，原先用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬網(wǎng)絡(luò)的VLAN技術(shù)不再能夠滿足需求，傳統(tǒng)的VLAN技術(shù)其VLAN ID的位數(shù)為12比特，最多只能支持4094個虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識可用。即便可以通過相應(yīng)技術(shù)進行擴展，但對于云計算服務(wù)的不斷普及，業(yè)務(wù)量的不斷增長，顯然不能滿足這種擴展需求。
再者，在VLAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，虛擬機只能在2層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)遷移，并且為了能夠支持虛擬機的遷移，需要對2層網(wǎng)絡(luò)進行Vlan預(yù)配置，因而造成VLAN配置的混亂，影響VLAN廣播域的隔離，降低了網(wǎng)絡(luò)的效率。
最后，對于云數(shù)據(jù)中心的大二層需求在原有二層網(wǎng)絡(luò)下的特性與協(xié)議已經(jīng)不再適用，嘗試二層協(xié)議三層化是基本方向之一，VXLAN就是這樣一個將二層數(shù)據(jù)包封裝入三層包內(nèi)技術(shù)。
2 VXLAN技術(shù)簡介
VXLAN是一種隧道封裝技術(shù)，能將二層報文用三層協(xié)議進行封裝，對二層網(wǎng)絡(luò)在三層范圍進行擴展，從而實現(xiàn)跨地域的二層互連。技術(shù)原理是通過引入一個UDP格式的外層隧道，使得原有數(shù)據(jù)報文內(nèi)容作為用戶數(shù)據(jù)形式來傳輸，可以讓原始2層幀數(shù)據(jù)輕而易舉的在二三層網(wǎng)絡(luò)中傳送。每個覆蓋域被稱為VXLAN segment，ID是由位于VXLAN數(shù)據(jù)包頭中的VXLAN Network Identifier（VNI）標(biāo)識的。VNI字段包含24 bits，故segments最大數(shù)量為2的24次方，約合16M個。只有在相同VXLAN segment內(nèi)的虛擬機之間才可以相互通信。如圖1。
2.1 VTEP
VTEP（VXLAN Tunnel End Point）隧道端點，用來完成VXLAN報文的封裝和解封裝，實現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)的隔離，一般位于擁有虛擬機的宿主機中，因此VNI和VXLAN隧道只有VTEP可見，對于虛擬機是透明的，不同的VXLAN segment中只允許具有相同MAC地址的虛擬機。并且VTEP也可以位于物理交換機或物理主機中，甚至可以使用軟件來定義。VTEP之間完全是通過3層協(xié)議交互與Router相連，如圖2。
2.2 Vxlan網(wǎng)關(guān)
如果需要VXLAN網(wǎng)絡(luò)和非VXLAN網(wǎng)絡(luò)連接，必須使用VXLAN網(wǎng)關(guān)才能把VXLAN網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)進行橋接，完成VXLAN ID和VLAN ID之間的映射和路由，和VLAN一樣，VXLAN網(wǎng)絡(luò)之間的通信也需要3層設(shè)備的支持，即VXLAN路由的支持。同樣VXLAN網(wǎng)關(guān)可由硬件和軟件來實現(xiàn)。從封裝的結(jié)構(gòu)上來看，VXLAN提供了將2層網(wǎng)絡(luò)overlay在3層網(wǎng)絡(luò)上的能力，如圖3。
3 VXLAN技術(shù)優(yōu)勢
第一，靈活性強，VXLAN通過隧道技術(shù)來構(gòu)建可以跨越多個3層網(wǎng)絡(luò)的虛擬2層網(wǎng)絡(luò)，使VM可以在物理位置分散的數(shù)據(jù)中心之間進行遷移，擺脫了原來VM的遷移只能在同網(wǎng)段的二層網(wǎng)絡(luò)上進行的地理位置限制。
第二，VXLAN數(shù)據(jù)包是在標(biāo)準(zhǔn)的第3層IP網(wǎng)絡(luò)上運行，不需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行改造；除VXLAN網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備不需要識別虛擬機的MAC地址，減輕了交換設(shè)備的MAC地址學(xué)習(xí)壓力，提升了設(shè)備性能。
第三，VXLAN通過采用MAC in UDP的封裝延伸了2層網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬網(wǎng)絡(luò)解耦，去除了物理網(wǎng)絡(luò)IP地址和廣播域的限制，VM的遷移可以實現(xiàn)跨越3層網(wǎng)絡(luò)，極大降低了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。
第四，VXLAN技術(shù)通過24bit的VNI可以支持多達16M的VXLAN段的網(wǎng)絡(luò)隔離，對用戶進行隔離和標(biāo)識不再受到限制，可以滿足云數(shù)據(jù)中心未來業(yè)務(wù)的邏輯網(wǎng)段分隔的需求。
4 VXLAN部署場景
4.1 同VXLAN間的部署
VXLAN多用于數(shù)據(jù)中心的虛擬機化環(huán)境中，可以穿越機架甚至是數(shù)據(jù)中心。如圖2兩個宿主機Server1和Server2，對于物理位置沒有要求，可以在任意區(qū)域，只需與3層網(wǎng)絡(luò)相連即可，其本質(zhì)是VETP可以跨越3層網(wǎng)絡(luò)。
圖2中有2個VXLAN覆蓋網(wǎng)絡(luò)：
VNI=11表示為[{Server1[VM1-1]}， {Server1[VM1-2]}， {Server2[VM2-3]}]
VNI=22表示為[{Server1[VM1-3]}， {Server2[VM2-1]}， {Server2[VM2-2]}]
4.2 VXLAN與非VLXAN間的部署
VXLAN網(wǎng)絡(luò)和非VXLAN網(wǎng)絡(luò)互連就得需要VXLAN網(wǎng)關(guān)，VXLAN網(wǎng)關(guān)上同時存在兩種類型的端口：VXLAN端口和普通端口。當(dāng)收到從VXLAN網(wǎng)絡(luò)到普通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)時，VXLAN網(wǎng)關(guān)去掉外層包頭，根據(jù)內(nèi)層的原始幀頭轉(zhuǎn)發(fā)到普通端口上；當(dāng)有數(shù)據(jù)從普通網(wǎng)絡(luò)進入到VXLAN網(wǎng)絡(luò)時，VXLAN網(wǎng)關(guān)負責(zé)打上外層包頭，并根據(jù)原始VLAN ID對應(yīng)到一個VNI，同時去掉內(nèi)層包頭的VLAN ID信息。如果VXLAN網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)一個VXLAN包的內(nèi)層幀頭上還帶有原始的二層VLAN ID，會直接將這個包丟棄。之所以這樣是因為VXLAN并不依賴VLAN ID進行轉(zhuǎn)發(fā)，無法判斷VLAN ID的正確性。
對于VTEP、VXLAN網(wǎng)關(guān)的形態(tài)，可以是虛擬交換機，也可以是物理交換機。通過物理交換機實現(xiàn)服務(wù)器與軟件虛擬VTEP的通信，以及使用專用交換機實現(xiàn)VXLAN網(wǎng)關(guān)相搭配的模式，從而承載超大規(guī)模的流量轉(zhuǎn)發(fā)，避免系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸產(chǎn)生，相對而言也是當(dāng)前最優(yōu)的部署方法。
5 結(jié)束語
雖然說VXLAN已經(jīng)在某些領(lǐng)域得到了應(yīng)用，可以很清楚的將虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理設(shè)施區(qū)分開，但并不是說它可以徹底代替VLAN技術(shù)，如果某個數(shù)據(jù)中心內(nèi)有超過200個以上的虛擬機，那么VXLAN是個不錯的選擇。如果數(shù)據(jù)中心規(guī)模不大，且只有少量邏輯網(wǎng)，那么久經(jīng)考驗的VLAN技術(shù)仍舊可以滿足。
參考文獻
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【 關(guān)鍵詞 】 網(wǎng)絡(luò)化；虛擬儀器；通信測試；HPVEE
1 引言
網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。它首先將虛擬儀器的功能進行分解，然后再利用網(wǎng)絡(luò)將這些功能重新組合，形成新的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器。其主要特點是功能分布可以根據(jù)實際情況的需要，部署在網(wǎng)絡(luò)的任何地方，組成形式靈活，變更簡便，能夠有效的利用全網(wǎng)的資源。和傳統(tǒng)的虛擬儀器相比，網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器具有顯著的特點。
（1）數(shù)據(jù)傳輸快捷，實時性強，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高測試數(shù)據(jù)有效性。
（2）數(shù)據(jù)共享性好，資源利用率高。用戶可以在另一地點同時監(jiān)測自己的測試過程，并直接獲得測試報告。
（3）數(shù)據(jù)采集和分析可以分布處理，系統(tǒng)更加高效。 總之，網(wǎng)絡(luò)良好的數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器各種優(yōu)勢的基礎(chǔ)，其實現(xiàn)的核心是測試和監(jiān)控數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
2 某測控站傳統(tǒng)通信測試系統(tǒng)
2.1 測試硬件
硬件測試分系統(tǒng)由測試儀表、計算機測試平臺、開關(guān)矩陣等設(shè)備組成。測試儀表通過開關(guān)矩陣與射頻分系統(tǒng)連接，建立上行、下行測試鏈路，完成測試信號的發(fā)射與接收功能；計算機通過HP-IB接口板及電纜與測試儀表連接，建立計算機與儀表間的控制通信鏈路，完成對各項目的自動測試功能。
2.2 計算機測試平臺及自動測試軟件
計算機測試平臺由兩臺計算機、HP-IB電纜（HP10833A）及一臺激光打印機組成。一臺計算機（HP）用于執(zhí)行自動測試軟件，另一臺計算機（COMPAQ）用于控制開關(guān)矩陣。激光打印機輸出測試結(jié)果文件。計算機使用WINDOWS NT 4.0和WINDOWS 2004，使用VC++ 4.0和HP-SICL語言編程，能提供自動測試、手動測試、數(shù)據(jù)庫操作維護、測試數(shù)據(jù)處理并生成測試報告、打印及幫助等功能。
用Visual C++ 4.0編輯的軟件為：在衛(wèi)星發(fā)射初期使用的IOT測試軟件、用于用戶天線方向圖測試的ESVA測試軟件、開關(guān)控制軟件。目前用HP VEE編輯的軟件，僅有日常監(jiān)視、巡檢，轉(zhuǎn)發(fā)器頻譜單極化、雙極化分析打印，鄰星干擾打印等功能。
2.3 目前測試中存在的問題
目前在測控站通信測試中存在的問題：三顆衛(wèi)星的測控系統(tǒng)與用戶管理測試系統(tǒng)分別在兩個機房，無法在關(guān)注衛(wèi)星管理狀態(tài)的情況下處理測試需求；測試數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，管理分散；無法同時響應(yīng)多用戶需求，服務(wù)效果有待提高。
3 通信測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
3.1 HP VEE 5.0的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)能力
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是計算機網(wǎng)絡(luò)的核心軟件，Novell Netware、Windows NT和Windows2000 Server等NOS簡化了測試診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的組建。
OSI（開放系統(tǒng)互連）協(xié)議和TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）是世界標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，其開放性、穩(wěn)定性、可靠性均有很大優(yōu)勢，采用它們很容易實現(xiàn)測控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。其中HPVEE5.0提供了局域網(wǎng)（LAN）網(wǎng)關(guān)技術(shù)和To/From Socket軟件技術(shù)二種手段來開發(fā)測控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
3.2 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)的組建模式
采用三層組網(wǎng)模式搭建虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用功能分為三層：客戶顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。三層模式的主要優(yōu)點：
（1）良好的靈活性和可擴展性；
（2）可共享性；
（3）較好的安全性；
（4）增強了企業(yè)對象的重復(fù)可用性；
（5）三層模式成為真正意義上的“瘦客戶端”。
3.3 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計
在對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)進行比較后，本系統(tǒng)采用的組成方式：DataSocket server和VI服務(wù)器程序都部署在虛擬儀器服務(wù)器上。數(shù)據(jù)服務(wù)器可以單獨部署，也可以和VI服務(wù)器共用。整個系統(tǒng)協(xié)同實現(xiàn)虛擬儀器的功能，每個組件相互協(xié)作分工完成系統(tǒng)功能。全部網(wǎng)絡(luò)分為四部分。
（1）用戶客戶端
用戶客戶端是用戶接口。即等待用戶輸入，接收用戶輸入的信息后傳遞給VI服務(wù)器，接著等待VI服務(wù)器回傳數(shù)據(jù)結(jié)果，并將結(jié)果輸出在虛擬儀器面板上或者保存打印。另外，為了減少VI服務(wù)器的負擔(dān)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，對數(shù)據(jù)的分析功能也可以由客戶端完成。
（2）VI服務(wù)器端
VI服務(wù)器端完成對客戶信息進行處理和任務(wù)分配功能。即VI服務(wù)器從客戶端接收請求信息，并對信息進行處理，并進行根據(jù)信息處理結(jié)果進行任務(wù)分配。例如，采集數(shù)據(jù)過程中，VI服務(wù)器會將用戶客戶端的采集請求進行處理，將采集信息傳遞到數(shù)據(jù)采集設(shè)備客戶端，由數(shù)據(jù)采集設(shè)備客戶端根據(jù)采集數(shù)據(jù)的請求來控制測試儀器獲取測試數(shù)據(jù)，并返回給VI服務(wù)器。
（3）數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫存放的信息包括：用戶信息、設(shè)備信息、測試記錄等。信息的更新由VI服務(wù)器完成。
（4）設(shè)備客戶端
設(shè)備客戶端用來連接VI服務(wù)器和測試儀器，分擔(dān)VI服務(wù)器的管理任務(wù)，同時轉(zhuǎn)發(fā)測試儀器的測試數(shù)據(jù)到VI服務(wù)器端。
3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計
建成的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器主要實現(xiàn)設(shè)備管理、用戶管理和測試資源管理。設(shè)計的重點在數(shù)據(jù)和控制服務(wù)器，首先從數(shù)據(jù)流程上對服務(wù)器的輸入輸出數(shù)據(jù)流進行了分析，客戶端和服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)，由服務(wù)器輸出命令數(shù)據(jù)至衛(wèi)星控制器或直接控制儀器，衛(wèi)星控制器或儀器將測試數(shù)據(jù)回傳至服務(wù)器分析、處理回傳至客戶端。
3.4.1服務(wù)器要完成的功能
1） 處理客戶端請求；
2） 儀表分配；
3） 儀表控制、數(shù)據(jù)采集與存儲；
4） 實時控制端數(shù)據(jù)接收與存儲；
5） 數(shù)據(jù)處理；
6） Web。
3.4.2根據(jù)服務(wù)器的功能需求為其模塊設(shè)計
客戶監(jiān)聽模塊的完成等待客戶連接，當(dāng)有用戶登錄成功時，從線程池分配線程（調(diào)用客戶請求處理模塊）給新的用戶，為其提供服務(wù)。
客戶請求處理模塊，即客戶監(jiān)聽模塊所分配的線程集合?？蛻舳说恼埱笤谶@里得到響應(yīng)，該模塊是整個服務(wù)器的核心模塊。
測試儀器支持模塊負責(zé)處理客戶請求處理模塊中對測試儀器的數(shù)據(jù)請求。得到該請求后測試儀器支持模塊由操作測試硬件，并返回測試數(shù)據(jù)給客戶請求處理模塊的線程。
系統(tǒng)正常使用時，當(dāng)用戶客戶端向VI服務(wù)器發(fā)出請求，客戶請求處理模塊首先查閱相關(guān)的客戶端權(quán)限表，然后向測試儀器支持模塊請求。測試儀器支持模塊控制硬件，并讀取測試數(shù)據(jù)，給客戶請求處理模塊對應(yīng)的線程，該線程然后把數(shù)據(jù)給請求服務(wù)的用戶客戶端。
3.4.3服務(wù)器程序流程設(shè)計
1） 初始化服務(wù)器；
2）監(jiān)聽客戶端連接；
3） 處理客戶端請求線程；
4） 創(chuàng)建儀表控制管理線程。
網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器面向的是多用戶客戶端和多設(shè)備客戶端。即需要同時處理多個用戶的請求，并且同時監(jiān)控多個測試設(shè)備和儀器的使用。處理多個任務(wù)有兩種方式：一是循環(huán)處理；二是并發(fā)處理。循環(huán)處理的方式占用資源少，但處理效率低。并發(fā)處理可以同時處理多個用戶請求，響應(yīng)速度快，執(zhí)行效率高，但資源相對較大。
本測試系統(tǒng)要求能夠快速響應(yīng)多用戶請求，并能夠同時處理多設(shè)備儀表的監(jiān)控，對實時性和可靠性要求都較高，因此采用并發(fā)處理的方式。VI服務(wù)器采用多線程機制來實現(xiàn)并發(fā)。
3.4.4 VI服務(wù)器中線程設(shè)計
初始化VI服務(wù)器的線程功能：
1）初始化系統(tǒng)；
2）打開DataSocket連接，等待客戶連接；
3）運行用戶界面，等待用戶操作。
建立Datasocket連接時打開兩個指向datasocket的連接。通過DataSocket Read讀取UserInfo.資源中的用戶名和密碼判斷是否是合法用戶，若為非法客戶則通知客戶端將客戶連接斷開，否則打開一對DS連接，用于和用戶客戶端通信，接收客戶的服務(wù)請求數(shù)據(jù)，并進一步判斷發(fā)來的服務(wù)請求類型。針對不同的服務(wù)請求，進行相應(yīng)的處理。
4 結(jié)束語
合理的設(shè)計和實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的通信測試網(wǎng)絡(luò)可以大大提高測控站現(xiàn)有測控站天線和射頻鏈路設(shè)備及儀器儀表的利用率，并可為其它地點的天線和射頻鏈路及儀器儀表的綜合利用提供有效的技術(shù)支持。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；計算機專業(yè)；虛擬實驗室
中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6687-03
高等學(xué)校的實驗教學(xué)是高校教學(xué)中的一個重要組成部分，它是驗證書本所學(xué)知識重要方式，也是發(fā)展和提高學(xué)生的實踐動手能力和實踐創(chuàng)新能力的途徑。隨著高校招生規(guī)模的擴大和實驗內(nèi)容的發(fā)展，目前現(xiàn)有的實驗室越來越難滿足實驗教學(xué)的要求了。面臨這種問題存在，就必須讓我們對現(xiàn)有的實驗室的教學(xué)方式進行改革。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和虛擬技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實驗室正好能夠解決我們實驗教學(xué)面臨的問題。
1 傳統(tǒng)實驗室面臨的問題和虛擬實驗室的特點
傳統(tǒng)實驗教學(xué)主要就是學(xué)生按照老師的指定到專門的實驗室進行實驗，在此過程中會面臨一些問題如下：
1）因為學(xué)生規(guī)模較大，實驗場所不能夠全部滿足每個學(xué)生，導(dǎo)致多人學(xué)生使用一套設(shè)備，或者因為時間上的沖突，導(dǎo)致實驗失敗。
2）因為教學(xué)經(jīng)費投入不足，實驗所需的設(shè)備成舊或者損壞，使得實驗教學(xué)無法進行。
3）目前實驗室設(shè)備過度使用或者維護不及時，或者有些實驗具有一點的損害性比如《計算機組裝與維修》實驗，使得實驗不能正常進行。
4）某些特殊的實驗，需要多臺計算協(xié)同工作并且需要特定的操作系統(tǒng)和軟件，按照傳統(tǒng)的實驗室的現(xiàn)狀是難以完成。
以上幾點都是傳統(tǒng)實驗教學(xué)上存在的問題，尤其出現(xiàn)在計算機專業(yè)實驗室中，這些問題嚴(yán)重的影響了實驗教學(xué)的效果和學(xué)生實踐動手能力的訓(xùn)練。計算機實驗室大致分為兩塊，一塊是計算機基礎(chǔ)實驗室，負責(zé)計算機信息基礎(chǔ)的教學(xué)和基本程序設(shè)計教學(xué)；另一塊計算機專業(yè)實驗室，負責(zé)特定的專業(yè)實驗，比如網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、單片機、接口、多媒體，計算機硬件等實驗。
網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室是目前發(fā)展的實驗教學(xué)新模式，其定義是隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)發(fā)展，把現(xiàn)實中的實際物品虛擬化嵌入到計算機網(wǎng)絡(luò)中，以網(wǎng)絡(luò)為平臺的而興起的新型實驗教學(xué)平臺。其具備了以下的幾大特點：
1）大大降低了實驗室建設(shè)資金的投入和實驗管理員的工作量，還能夠通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大型設(shè)備和特殊設(shè)備的共享，提高設(shè)備的使用效率。
2）解決了實驗場所不足，時間沖突的問題，而且避免設(shè)備的不足，損壞的現(xiàn)象，大大的降低了設(shè)備維護資金的投入。
3）虛擬實驗室在計算機專業(yè)實驗中能夠發(fā)揮特殊的作用，在一些不可逆實驗中能夠重復(fù)實驗，在網(wǎng)絡(luò)實驗中能夠讓學(xué)生清楚的看到數(shù)據(jù)包的走向和來源，還有在不知道實驗條件的情況下，不停的嘗試實驗，不用考慮實驗設(shè)備的損壞和實驗的危險性，大大的降低了實驗成本，而且能夠發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性。
2 虛擬實驗室的設(shè)計思想
當(dāng)前，虛擬實驗室主要能夠?qū)崿F(xiàn)采用虛擬技術(shù)把實際試驗所需要所有的設(shè)備以及試驗所需的實驗環(huán)境做成仿真的計算機模型和背景，然后通過這些模型在網(wǎng)絡(luò)上完成實驗項目，并且得到相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)。所以，我們采用現(xiàn)在比較流行的B/S結(jié)構(gòu)，基于Internet開發(fā)，以TCP/IP技術(shù)實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間相互通信?；贐/S的虛擬實驗室從功能上可以分為三層結(jié)構(gòu)（如圖1），分別為：數(shù)據(jù)存儲層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層。
在B/S模型中每一層都有不同的功能，數(shù)據(jù)存儲層主要指的是數(shù)據(jù)庫，當(dāng)然包括了表、視圖、存儲過程、觸發(fā)器等數(shù)據(jù)對象；業(yè)務(wù)邏輯層主要是對用戶提交的指令及數(shù)據(jù)做校驗，再加工后將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲層，或者將數(shù)據(jù)存儲層的數(shù)據(jù)提取后返回給表示層；表示層的主要職責(zé)就是為用戶提供信息以及翻譯用戶的指令。
我們采用以B/S模型結(jié)構(gòu)開發(fā)，主要的因為它具有分布廣的特點，業(yè)務(wù)擴展性強，后期便于維護和升級，對客戶機沒任何要求，只要具有瀏覽器即可。
3 虛擬實驗室實現(xiàn)的技術(shù)
虛擬實驗室設(shè)計所需硬件設(shè)備很簡單，只要幾臺高性能的服務(wù)器，關(guān)鍵難點和重點是軟件編程和實驗設(shè)備虛擬建模。
1）虛擬實驗室的總體平臺是以 visual studio 2010開發(fā)平臺為基礎(chǔ)，采用C#.NET語言進行研發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用SQL server 2008 為后臺數(shù)據(jù)庫。.Net是微軟推出的一門技術(shù)，它是一個技術(shù)平臺，基于這個平臺進行開發(fā)可以簡化很多工作。.Net的主要優(yōu)點有跨語言，跨平臺，安全，以及對開放互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的支持。在.Net Framework底層框架的支持下，.Net和SQL server數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)無縫銜接，能夠更好的實現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)的軟件平臺。
2）實驗設(shè)備虛擬建模，我們采用利用VRML技術(shù)用來描述三維的實驗器材及其行為，VRML本身是一種建模語言，也就是說，它是用來描述三維物體及其行為的，可以構(gòu)建虛擬世界， 可以集成文本、圖像、音響、MPEG影像等多種媒體類型，還可以內(nèi)嵌用Java、ECMAscript等語言編寫的程序代碼。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式三維多媒體，基本特征包括分布式、三維、交互性、多媒體集成、境界逼真性等。同時配合3DMAX技術(shù)來建立一套完整虛擬環(huán)境。
3）我們另外還要配合 ActiveX控件技術(shù)來調(diào)用器件模型、FLASH技術(shù)和LabView技術(shù)。其中LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。
4 虛擬實驗室功能模塊
虛擬實驗室功能主要分為四塊：學(xué)生模塊、教師模塊、管理員模塊、實驗室資源模塊（如圖2）。其中大致功能如下：
1）學(xué)生模塊：學(xué)生注冊，在線實驗，提交實驗報告單；
2）教師模塊：教師注冊，實驗批次管理，實驗項目管理，實驗報告單管理，在線導(dǎo)入教學(xué)文件，在線學(xué)生考勤；
3）管理員模塊：用戶認證管理，院系管理，班級管理，學(xué)生管理，學(xué)期管理，虛擬實驗元器件管理，數(shù)據(jù)庫管理等；
4）實驗資源模塊：專業(yè)實驗室介紹，規(guī)章制度介紹，實驗文檔的下載，在線交流等；
具備這幾大模塊，學(xué)生就可以在線進行計算機專業(yè)實驗，教師能夠在線安排實驗項目和在線批閱實驗報告單。管理員可以隨時管理用戶的身份驗證，班級和專業(yè)管理，同時能夠根據(jù)實驗需要增加所需要的選器件模型，以便實驗使用。學(xué)生還能夠在線了解每個實驗室的背景和規(guī)則制定，還能夠在線下載所需實驗文檔。同時遇到問題我們可以實現(xiàn)在線交流，第一時間來解決實驗中遇到的問題。
5 結(jié)束語
雖然網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室與傳統(tǒng)實驗室相比也存在點缺點， 但是網(wǎng)絡(luò)化計算機專業(yè)虛擬實驗室的構(gòu)建，它突破了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，解決了傳統(tǒng)實驗教學(xué)受資金、時間和空間上限制的問題，給學(xué)生提供了全新的實驗方式，能夠促進學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力，是高校實踐教學(xué)發(fā)展的新方向。
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但也就在幾年之間，網(wǎng)絡(luò)不僅已經(jīng)成為社會通見的媒介對象，而且?guī)缀蹩梢园菀酝母鞣N媒介，乃至于有人斷言，在不出十年之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)將統(tǒng)轄包括書籍、廣播、影視等多媒介而成為傳播的主導(dǎo)核心媒介。
這是一個不能不正視的現(xiàn)實。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是現(xiàn)代生活生存不可或缺的對象，也是改變?nèi)藗冇^念的重要媒介。我們幾乎已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)組織成的新型空間，而網(wǎng)絡(luò)也越來越深入的介入人際社會的生存法則、依托途徑和人際關(guān)系的構(gòu)成要素之中。所以，研究“網(wǎng)絡(luò)社會”的命題越來越重要。
在中國，網(wǎng)絡(luò)超速度的突進已經(jīng)匪夷所思，但卻和中國迅猛成為世界經(jīng)濟、文化發(fā)展的重要動力相協(xié)調(diào)，看看2008年的中國網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r數(shù)據(jù)：2008年中國超過美國成為上網(wǎng)人數(shù)最多的國家，中國網(wǎng)絡(luò)使用的總?cè)藬?shù)達到2.98億萬人，比前一年上漲了42％。并且還有很大的增長空間，因為每4個人中就有一個可以接觸到網(wǎng)絡(luò)。中國寬帶網(wǎng)民數(shù)已經(jīng)有27億，國家CN域名數(shù)達到13572萬。2008年使用手機上網(wǎng)的網(wǎng)民首次突破1億實現(xiàn)1.17億，這個數(shù)字較2007年翻了一番多。隨著2009年初國家3G牌照的發(fā)放，預(yù)計未來幾年無線互聯(lián)網(wǎng)將迎來爆發(fā)式的增長，無線互聯(lián)網(wǎng)更深層次的應(yīng)用將在3G時代逐漸凸顯出來。還有，2098年中國農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模達到8460萬，這個數(shù)字較2007年增長3190萬，增長率超過60％，增速遠遠超過城鎮(zhèn)。而根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心(CNNIC)最近的數(shù)據(jù)，2009年9月30日止，中國網(wǎng)民數(shù)達到3.6億人，約占全球網(wǎng)民總數(shù)的20％強。中國互聯(lián)網(wǎng)的普及率達到27.1％。2009年6月中國手機網(wǎng)民約1.55億人，預(yù)計2009年底中國移動互聯(lián)網(wǎng)用戶將突破兩億人。
總體而言，互聯(lián)網(wǎng)最重要的上網(wǎng)人數(shù)、寬帶用戶、以及網(wǎng)站域名三大指標(biāo)繼續(xù)穩(wěn)居世界第，拉開了和其他國家的差距，這顯示出中國互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模價值正在日益放大。而在主要互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使用率調(diào)查中，網(wǎng)絡(luò)求職、更新博客和網(wǎng)絡(luò)購物位列增長最快的應(yīng)用三甲。
網(wǎng)絡(luò)自成體的“社會形態(tài)”問題已經(jīng)提到議事日程上來。網(wǎng)絡(luò)時代的虛擬和現(xiàn)實的關(guān)系更不能回避。不言而喻，上述描述就是中國網(wǎng)絡(luò)興旺發(fā)達的真實圖景。及早給予網(wǎng)絡(luò)性狀的解釋已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的共識，但對于網(wǎng)絡(luò)文化的分析卻還需要深入，而關(guān)于網(wǎng)絡(luò)作為新型的空間的文化分析卻似乎沒有展開。網(wǎng)絡(luò)研究者鄭志勇博士的專著《網(wǎng)絡(luò)社會學(xué)引論一種文化研究的視角》是具有開拓價值的研究，其書開宗明義提出，對于“網(wǎng)絡(luò)社會”的指稱是建立在對于人際社會衡量標(biāo)準(zhǔn)之中類比于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的一個虛擬“社會”形態(tài)的思考，網(wǎng)絡(luò)而成為“社會”，不僅僅是其作為一個人際構(gòu)成的類比，而實際上是因為其自足完整的社會形態(tài)意義的觀念認知。站在這一角度進行理性分析，才有可能對虛擬卻似乎實有的影響人際社會關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)社會，做條分縷析透視的對象。鄭志勇明確將網(wǎng)絡(luò)社會界定為：在數(shù)字化基礎(chǔ)上的、存在運行于網(wǎng)絡(luò)時空的相對自足的社會體系，亦即所謂的“虛擬社會”、“賽博社會”。這認識的要害在于網(wǎng)絡(luò)時空的自足性認定和虛擬的性質(zhì)廓清。
我們需要強調(diào)的是面對網(wǎng)絡(luò)時代的現(xiàn)實圖景中“網(wǎng)絡(luò)空間”的認識。毫無疑問，網(wǎng)絡(luò)不但影響并且還深刻地改變?nèi)藗兊纳?，重要的是，它在人們現(xiàn)實生活中之“中”(而非之外)又創(chuàng)造了一個新的生活空間。在越來越多人不能不介入網(wǎng)絡(luò)社會時，一個似曾相識卻許多表現(xiàn)規(guī)則都不同于實有生活狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)空間，為人們打開了更加自由無拘的天地。于是在觀念變化、人眾變化和現(xiàn)實社會感知變化上，網(wǎng)絡(luò)世界已經(jīng)橫亙在人們常態(tài)生活之中。
其實我們都成為網(wǎng)絡(luò)空間的成員，比起以往沒有網(wǎng)絡(luò)的實體社會空間人們而言，“一心兩用”的性狀、“兩幅面孔”的角色轉(zhuǎn)換等都成為跨越生活空間和網(wǎng)絡(luò)空間的可能。這才是我們不斷疑惑而需要勇氣和理性直面的現(xiàn)實難題，簡單抗拒顯然無濟于事，一味聽任也不是良方，對于包容網(wǎng)絡(luò)世界的愈發(fā)重要的社會現(xiàn)狀，給予恰切的揭示并提出應(yīng)對的策略，是迫在眉睫的要務(wù)。認知是基礎(chǔ)，應(yīng)對是必然，而坦然迎接是必要之舉。
由此，無論人們?nèi)绾闻袆e，如何看待網(wǎng)絡(luò)時空與現(xiàn)實社會的關(guān)系已經(jīng)成為一個不能不正視的問題?？此铺摂M空間的網(wǎng)絡(luò)卻牽連著在現(xiàn)實實體空間中生存的人。很難說對于當(dāng)今的人們思維視野而言，網(wǎng)絡(luò)空間是個純粹遠離人際關(guān)系的虛擬世界，它的存在和影響人際關(guān)系的事實就是虛擬而不虛無的對象，所以，正視網(wǎng)絡(luò)如同正視現(xiàn)實一樣重要。我們已經(jīng)看到現(xiàn)實法則對于網(wǎng)絡(luò)社會一樣具有影響約束作用：網(wǎng)絡(luò)社會對于現(xiàn)實社會影響力越來越明顯。前述《網(wǎng)絡(luò)社會學(xué)引論一種文化研究的視角》中，作者探究了網(wǎng)絡(luò)媒介其實提供了個社會性的空間，在這一個網(wǎng)絡(luò)空間中，網(wǎng)絡(luò)社會的成員在這個相對獨立的空間里進行著各種類型的社會互動，并且樂此不疲。如他所論證的，實際上，網(wǎng)絡(luò)社會成員之間是在信息及互聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進行的符號互動，他們實體社會身份和社會角色被一個隱形的空間遮蔽而網(wǎng)絡(luò)社會的符號互動成為網(wǎng)絡(luò)社會成員的意義溝通過程，由此，網(wǎng)絡(luò)空間的溝通的有效程度依賴于對互動符號體系的理解。顯然在探究中作者強調(diào)了網(wǎng)絡(luò)社會互動過程的“角色扮演”問題重要性，而這正是現(xiàn)實社會對于網(wǎng)絡(luò)空間疑惑乃至于誤差認識的根本所在。從某種意義上看，作者提出的網(wǎng)絡(luò)社會互動的角色扮演擴展了人們之間的互動內(nèi)容，并對人的整體社會化過程起到積極作用的認識是有啟示意義的。我想，這正是研究的價值所在。需要進一步探索的就是，在此基礎(chǔ)上，虛擬的現(xiàn)實和現(xiàn)實的虛擬關(guān)系，以及現(xiàn)實空間擴大與虛擬空間膨脹的問題，還有，虛擬模糊現(xiàn)實與現(xiàn)實決定虛擬的現(xiàn)實性問題。
比如，網(wǎng)絡(luò)虛擬的現(xiàn)實其實在很大程度上和現(xiàn)實有關(guān)聯(lián)，作為人際社會的一般法則橫移變異到網(wǎng)絡(luò)空間中，卻超越了現(xiàn)實法則的諸多限制，于是在網(wǎng)絡(luò)時空中沖浪的人們恍惚中獲得超越現(xiàn)實的。在這里，網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實的虛擬關(guān)系藕斷絲連，網(wǎng)絡(luò)社會是一個感覺中的“現(xiàn)實社會”，但觸碰的拘束感淡漠，敢作敢當(dāng)?shù)目煳吭鰪?，的獲得和實現(xiàn)是建立在和現(xiàn)實
的比照與聯(lián)系上的，卻自由無拘。由此帶來的就是現(xiàn)實空間無形擴大，作為人原本就有站立在現(xiàn)實之上的想象空間創(chuàng)造的本能，藝術(shù)實現(xiàn)或者心理祈望都是實現(xiàn)的領(lǐng)域，只不過網(wǎng)絡(luò)空間將其“實有化”，在個活靈活現(xiàn)的對象性的網(wǎng)絡(luò)空間面前，人的現(xiàn)實空間感大大增加。我們不能忽略這一問題，也不能漠視網(wǎng)絡(luò)空間就是一個藝術(shù)幻化和心理想象落腳的空間。簡單指責(zé)其虛擬不能完全解決其誘惑背后的合理性支持。但顯然，虛擬空間膨脹的問題卻影響深遠。在夢幻或者想象祈求的東西常常遇到現(xiàn)實的阻礙，技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)空間不是物質(zhì)性的現(xiàn)實空間可以照搬、刻印復(fù)制的對象，于是虛擬就是虛擬、實有還是實有的矛盾必然沖撞。
其實，虛擬模糊現(xiàn)實是不少人共有的憂慮，但許多時候是忽略了人具有想象的本能這一前提，沒有網(wǎng)絡(luò)空間，也依然有想象空間：在口頭傳輸階段是聽覺的想象的滿足，在印刷媒介時代是文學(xué)想象的實現(xiàn)，而在圖像時代則是視聽一體的想象和置換，及至網(wǎng)絡(luò)空間中，互動交流更容易造就迷糊現(xiàn)實與虛擬的邊界而已。任何時候都有執(zhí)迷和深陷想象空間的心理變異可能，但網(wǎng)絡(luò)空間造就的置換感更為直接和設(shè)身處地凸顯和強烈。這里沒有為網(wǎng)絡(luò)可能造就的危害開脫的意思，但轉(zhuǎn)換角度還需要提出：現(xiàn)實實際上還決定虛擬的現(xiàn)實性問題。在對于網(wǎng)絡(luò)的批評中，正是人們站在現(xiàn)實法則和習(xí)慣尊崇的立場上的合理性，卻可能進一步忽略了其實虛擬空間難以離開現(xiàn)實決定性。在網(wǎng)絡(luò)空間中，歸結(jié)的法則還是現(xiàn)實法則，否則人們依托于現(xiàn)實建立起來的網(wǎng)絡(luò)認同感將無法獲得共鳴。在作者的研究中分析了網(wǎng)絡(luò)個體通過網(wǎng)絡(luò)空間的敘事和行動進行的主體建構(gòu)過程，其取決因素很多，但現(xiàn)實性基礎(chǔ)依然不可或略。只是網(wǎng)絡(luò)社會環(huán)境下的主體的客體性、多重性、生成性及自認同問題有自身的實際運行規(guī)律。
[關(guān)鍵詞]計算機組網(wǎng);虛擬實驗室
中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0353-01
[Abstract]along with the development of computer technology and network technology， the virtual teaching and the teaching mode is not what new things， but the realization of the virtual laboratory has been the focus and difficulty of the virtual teaching research， based on the current development of the virtual teaching， this paper carries on a specific research on the application of virtual computer network design the platform and virtual reality technology.
[Key words]computer network; Virtual Laboratory
前言：在我國教學(xué)改革不斷深化的今天，我國當(dāng)下很多高校陷入了實驗教學(xué)的困境，這一困境主要源于實驗室建設(shè)資金的缺乏等問題，為了能夠盡可能在短時間內(nèi)解決這一問題，保證實驗教學(xué)效果，虛擬實驗室開始在我國高校中受到廣泛重視，而本文所研究的虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計及虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的目的，就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬實驗室的較好應(yīng)用。
1.虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計
在本文就虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用研究中，筆者研究的目標(biāo)正是虛擬實驗室這一虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計與應(yīng)用，而在這一設(shè)計的研究中，筆者將從這一組平臺的設(shè)計目標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)詳細設(shè)計等三個方面對其進行詳細論述。
1.1 設(shè)計目標(biāo)
在本文所設(shè)計的虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)實驗組網(wǎng)平臺中，其是為了改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式，更好的幫助用戶實現(xiàn)學(xué)習(xí)目的的平臺形式，總的來說這一平臺的設(shè)計目標(biāo)為，在參照計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)大綱要求的前提下，滿足不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)需求、教師能夠應(yīng)用組網(wǎng)平臺實現(xiàn)再現(xiàn)問題解答與作業(yè)批改等教學(xué)需求、使學(xué)生在實驗前理解整體的組網(wǎng)概念和虛擬實驗過程、具備判定學(xué)生是否具備了做實驗的基本條件等四方面內(nèi)容[1]。
1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬組網(wǎng)平臺系統(tǒng)設(shè)計
在本文進行的虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺系統(tǒng)設(shè)計中，筆者采用了模型一視圖一控制器（MVC）三層架構(gòu)設(shè)計模式，這里的視圖指的是用戶看到并與之交互的界面、模型是指數(shù)據(jù)和規(guī)則、而控制器輔助接受用戶的輸入并調(diào)用模型和視圖去完成用戶的需求。結(jié)合這一設(shè)計模式，圖1為筆者總結(jié)的整個計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬組網(wǎng)平臺系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合這一計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬組網(wǎng)平臺系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖，我們能夠看出這一系統(tǒng)具備著簡便的設(shè)備選取方式、靈活的組網(wǎng)方式、直觀的錯誤檢測方式、真實的配置界面等四方面的特性，而由于這一系統(tǒng)設(shè)計采用了Windows圖形界面，這就使得其本身具備著上手性強、易于操作的特點[2]。
而在這一虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺系統(tǒng)的功能設(shè)計中，拓撲圖繪制功能和設(shè)備管理功能、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置功能、實驗環(huán)境及設(shè)備配置信息的保存和讀取序列化功能、智能糾錯功能、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三維展示功能、實驗指導(dǎo)功能等都屬于這一系統(tǒng)所具備的功能。
1.3 系統(tǒng)詳細設(shè)計與實現(xiàn)
由于這一虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)篇幅較長，本文主要對這一系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實功能詳細設(shè)計與實現(xiàn)進行論述。在這一虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實功能實現(xiàn)中，筆者采用了VRML與3DMax的模式來完成虛擬現(xiàn)實的功能，這一設(shè)計的實現(xiàn)需要依次進行場景建模總體設(shè)計、實驗場景建模、三維建模優(yōu)化等三個階段。具體來說，在場景建?？傮w設(shè)計階段中，筆者首先設(shè)計了場景的樹狀層次結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)把所有對象用雙親、孩子和兄弟劃分成最有效的樹結(jié)構(gòu)，屬于一種簡便自然分割復(fù)雜物體的方法。在完成樹狀層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計后，筆者采用三維建模軟件手工繪制了三維模型，并在參照了商業(yè)數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的三維模型后對其進行了改進，這樣就較好的實現(xiàn)了采用三維建模軟件手工繪制三維模型;而在實驗場景建模階段，筆者選擇了盡量少的面來達到虛擬現(xiàn)實效果的方法，這樣就在保證整個系統(tǒng)應(yīng)用效果的同時減少了不必要的工作量。在這一建模中，筆者主要使用3DMax提供的模型進行地面、實驗桌、設(shè)備架、墻壁等場景實體的建模;而在三維建模優(yōu)化這一階段中，為了解決3DMax建模轉(zhuǎn)換VRML文件后存在的大量垃圾代碼，我們就必須對其進行代碼優(yōu)化，這一優(yōu)化主要通過減少多邊形的數(shù)目、光源的使用、充分利用紋理等方面的微調(diào)予以實現(xiàn)[3]。
2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的應(yīng)用
結(jié)合筆者在上文中大致論述的虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計內(nèi)容，我們就可以初步了解本文研究能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬實驗室平臺的創(chuàng)建，而這一虛擬實驗室平臺在高校中的應(yīng)用，就能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三維展示、網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計、硬件設(shè)備的檢測、設(shè)備的智能糾錯、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置、配置信息的保存等多方面的功能。其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三維展示就能夠?qū)F(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形象逼真地放入模擬環(huán)境中構(gòu)造3D模式、而網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計則能夠?qū)崿F(xiàn)為用戶提供一個虛擬的組網(wǎng)平臺來
進行設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲，這對于我國當(dāng)下很多高校中學(xué)生缺乏的實踐操作經(jīng)驗的問題能夠予以較好的解決，真正推動我國教育事業(yè)的發(fā)展，由此可見虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺中應(yīng)用的實用性。
3.結(jié)論
在本文就虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)平臺的設(shè)計及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用進行的研究中，筆者詳細論述了虛擬實驗室這一計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬組網(wǎng)平臺系統(tǒng)的設(shè)計方式，并對這一設(shè)計完成的計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬組網(wǎng)平臺系統(tǒng)的應(yīng)用進行了詳細論述，希望能夠以此實現(xiàn)我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的不斷完善，并推動我國教育事業(yè)的進一步發(fā)展。
參考文獻
[1] 黃存勝.虛擬計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與通信平臺的研究與實現(xiàn)[D].東華大學(xué)，2009.
