虛擬網絡的實現匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇虛擬網絡的實現范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號:G642文獻標識碼:A

1引言

目前,各高等院校開設了網絡工程專業,該專業的課程(如計算機網絡,網絡規劃與設計等)均需要進行大量網絡設備配置實驗,但實驗室成本對于各院校來說是一項不小的負擔,建設一個40人左右規模的網絡實驗室,成本大約在80～100萬人民幣左右,這筆費用并不是每個院校都能承擔的。同時,上述的實驗室由于具體的實驗設備還是很少,無法滿足學生人手一套設備的需求,因此必須把學生分成4～5人小組進行實驗。

近年來,出現了模擬軟件來模擬各種實驗器材、設備、實驗過程以及實驗環境。為高校實驗教學減輕了一定的壓力,如實驗和實習費用不足,實驗設備陳舊老化,實驗場地擁擠,學生人均臺、套數少,實物實驗次數下降等等。其中典型的有Boson公司出品的NetSim軟件和由法國人Chris Fillot開發的Dynamips軟件。

Boson NetSim軟件采取的是模擬設備的命令行方式,和真實的設備存在很大的差距,而且很多實驗內容無法進行模擬。

Dynamips軟件通過加載Cisco的IOS軟件,可在一臺PC上模擬多臺Cisco交換機、路由器設備,其最大優勢在于可自行設計網絡拓撲,在PC上構建一個虛擬的網絡環境,但Dynamips是一個命令行程序,在配置實驗文件時需手工設置大量參數,不方便用戶的使用。而且很多學校的實驗室為管理維護的方便,給計算機都安裝了還原保護卡,給需要修改配置參數時帶來了很多不便。

針對以上問題,本文提出了建立在線虛擬網絡實驗平臺的思路。

2系統架構

在線虛擬網絡實驗平臺的軟件體系機構是三層架構(如圖1所示),即包括后臺模擬器運行服務器、應用服務器、客戶端三部分,采用了瀏覽器/服務器(B/S)的網絡計算模式。應用服務器可以在網中的任何位置,運行在任何操作系統上,在處理客戶端實驗網絡拓撲配置,完成客戶端與后臺模擬器運行服務器之間的通信轉接。后臺模擬器運行服務器采用Dynamips軟件模擬實際的設備,通過采用應用服務器生成拓撲所需要的參數,管理和維護需要模擬的設備。客戶端完成與用戶的交互,完成拓撲網絡的設計和虛擬設備的配置交互。

3客戶端

3.1軟件要求

客戶端的軟件要求:

(1) 安裝有IE或Firefox瀏覽器;

(2) 安裝J2RE 1.5版本以上插件。

3.2設計方案

客戶端完成與用戶的交互。由于系統采用的是B/S這種方式,客戶端不需要安裝額外的軟件,只要能夠運行基本的瀏覽器軟件并配置相應的Java運行環境。

用戶在客戶端完成網絡實驗的拓撲結構,并在此基礎上進行實驗,這就帶來了兩個問題:

(1) 如何進行配置;

(2) 如何和后臺模擬器運行環境通信。

針對問題1,通過編寫Java Applet程序(該Applet后簡稱Applet A)來完成圖形化網絡拓撲配置,此外,采用Java Applet的好處還體現在便于和應用服務器實現通信。

針對問題2,通過編寫另一個Java Applet(該Applet后簡稱Applet B)來完成與后臺虛擬設備的交互配置。

為了便于用戶進行相應虛擬設備數據的配置,即通過點擊Applet A網絡拓撲上的相應設備,能夠在Applet B中進行配置窗口的相應切換,完成與不同虛擬設備之間的交互。Applet A與Applet B的配合通過兩個Applet之間的通信來完成。

3.3具體實現

用戶在IE瀏覽器地址欄中輸入實驗環境的URL地址。用戶登錄后選擇進入具體的實驗項目。典型的實驗配置為參見圖2:

當用戶提交用戶配置數據時,由Applet生成網絡的拓撲數據,并提交給應用服務器。應用服務器將用戶轉至Applet B所在的配置界面,同時給出所有虛擬設備的URL地址。

例如:telnet://192.168.1.3:2001

用戶在配置界面可以完成對制定虛擬設備的配置(如圖3),或者通過點擊URL地址鏈接,調用客戶端默認的telnet工具訪問虛擬設備。

4應用服務器

4.1軟件需求

對于應用服務器的要求:

(1) 安裝有J2SDK5.0以上版本;

(2) 安裝有Apache Tomcat 6.0。

應用服務器采用JSP、Java Servlet技術,應用服務器系統根據功能分為用戶管理模塊,實驗環境配置模塊和仿真模塊,后臺環境管理模塊3個子系統(參見圖4)。

4.2用戶管理模塊

用戶管理模塊完成用戶的登錄,注冊,信息修改,注銷功能(參見圖5)。

4.3實驗環境配置模塊

實驗環境配置模塊要完成以下3個功能:

功能1:提供客戶端需要的Web頁面和Java Applet程序。

功能2:對用戶提交的網絡配置數據處理,生成后臺模擬器運行所需的配置文件,并將生成的配置文件提交給后臺模擬器運行環境。

功能3:完成通信的轉接,即實現客戶端Applet與后臺虛擬設備的通信。

上述三個功能分別由客戶端交互模塊,實驗數據配置生成模塊和通信模塊完成(參見圖6)。

(1) 客戶端交互模塊

對于功能1的實現是比較簡單的,編寫JSP代碼實現用戶頁面,編寫Java代碼實現Applet,需要注意兩個Applet之間的通信。

(2) 實驗數據配置生成模塊

對于功能2的實現,通過Servlet實現。對于每個用戶發起的配置請求(Applet A發起),啟動一個新的線程完成對用戶配置數據的處理,實驗數據配置生成模塊生成后臺模擬器運行環境的運行參數并將其提交給后臺模擬器運行服務器,由后臺模擬器運行服務器環境負責虛擬實驗環境的建立。由于存在多個用戶同時進行實驗,這里需要采用多線程處理。

(3) 通信模塊

對于功能3的實現,也通過Servlet實現,當功能2的Servlet完成工作后,創建一個新的線程完成Applet B與后臺虛擬設備之間通信轉接。

通信模塊負責與客戶端的通信,這里由一個線程池來完成,線程負責將Applet B發來的命令轉發到后臺虛擬設備上,同時將后臺虛擬設備的輸出轉發至Applet B。

4.4后臺環境管理模塊

實驗管理模塊完成對正在進行實驗的管理,清理不必要的數據。

4.5具體實現

客戶交互模塊根據用戶提交的配置數據,啟動一個新的線程完成對用戶配置數據的處理,實驗數據配置生成模塊生成后臺模擬器運行環境的運行參數并通過通信模塊將其提交給后臺模擬器運行服務器,由后臺模擬器運行服務器環境負責虛擬實驗環境的建立。由于存在多個用戶同時進行實驗,這里需要采用多線程處理。

生成后臺模擬器運行環境的運行參數舉例如下:

dynamips-wxp.exe -T 2001 -P 7200 -r 128 --disk0 4 -t npe- 400-c 0x2142 -p 0:C7200-IO-FE -p 1:PA-2FE-TX- s0:0:gen_eth:"\Device\NPF_{953246C0-1275-426B-9803-B4C

171D808DE}" ..\C7200-JK.BIN --idle-pc=0x60801e14

在后臺模擬器運行服務器啟動虛擬實驗環境后,由通信模塊完成客戶端Applet B與后臺虛擬設備之間通信轉接。

5后臺模擬器運行服務器

5.1軟件及硬件需求

對于后臺模擬器運行服務器的硬件要求CPU速度1.6GHz以上,內存容量2G以上。

系統環境及軟件要求:

(1) WindowsXP或Windows 2000 Server操作系統。

(2)dynamips-0.2.7。

(3)Cisco IOS映像文件:c3640-is-mz_120-7_t.Bin或c7200-js-mz.122-11.T.Bin。

5.2設計方案

后臺模擬器運行服務器負責接收應用服務器發來的指令和配置文件,根據指令和配置文件運行虛擬設備,停止虛擬設備,及相應的管理功能。后臺模擬器運行環境的基礎是Dynamips軟件。

5.3具體實現

后臺模擬器運行服務器采用Java編寫,使用Socket編程與應用服務器通信模塊進行通信。

當收到應用服務器發來的指令和配置文件后,啟動一個新的線程,使用Runtime的exec()方法執行收到的命令,實現運行虛擬設備,停止虛擬設備,及相應的管理功能。

當收到由通信模塊客戶端Applet B對虛擬設備的配置命令后,將其發送給具體的虛擬設備,并捕獲輸出,由通信模塊轉發給Applet B,完成具體的配置工作。

6總結

通過對本平臺的試用,學生對在線虛擬網絡實驗平臺反映良好,大大提高了學生的動手能力。

在線虛擬網絡實驗平臺與傳統的網絡實驗室相比,主要擁有如下優勢:

(1) 充分發揮模擬軟件的優勢,將理論與實踐相結合,以往如OSPF路由配置等需要大量的PC機或網絡設備的實驗,如今只要在一臺PC客戶機上就可實現,加深學生對于理論知識的理解。

(2) 在實驗過程中無需擔心學生誤操作或是惡意操作,如修改網絡設備密碼或刪除Flash文件等。由于所有的網絡配置實驗均在遠端服務器上由軟件完成,即使在操作過程中出現了無法恢復的錯誤時,也無需擔心,只要將軟件復位,即可重新開始實驗。

(3) 減輕實驗室維護教師的維護負擔,每次實驗完畢后,無需對網絡設備進行一一復原。

(4) 大量節約成本,使學生能在虛擬環境中配置價格昂貴的網絡設備,有效提高學生的實踐技能。

(5) 提高學生的創新能力,使實驗不受設備等硬件因素的制約,充分調動學生學習的主動性。

(6) 便于組織開放性實驗。學生可以利用網絡訪問在線虛擬網絡實驗平臺,可以在任何時間、任何地點完成實驗。

參考文獻:

[1] 孫秉超. 基于DynamipsGUI的虛擬網絡實驗環境構建[J]. 電腦知識與技術,2008(19):160-163.

[2] 張其林. 網絡工程虛擬實驗的設計與實現[J]. 電腦知識與技術,2008(11):284-286.

[3] 李文池. Dynamips虛擬網絡配置與應用[J]. 南京工業職業技術學院學報,2007(2):45-47.

[4] 趙培元,孫月興,尹強國. 基于VMware和Dynamips的虛擬網絡實驗室的搭建[J]. 計算機與信息技術,2008(9):67-71.

[5] 朱斌,賀國權. 基于Web的虛擬實驗系統實現[J]. 電腦與信息技術,2007(4):1-3.

[6] 李卓偉,李華,徐婷. 計算機網絡虛擬實驗教學模式[J]. 實驗室研究與探索,2007(4):1-3.

[7] 吳宇峰. 基于軟件的虛擬網絡實驗室建設[J]. 科技創新導報,2008(20):26.

[8] 李志遠,胡金洪. 基于軟件的計算機網絡實驗教學改革[J]. 科技信息,2008(24):533-534.

[9] 洪榛,俞立,吳根忠,等. 實驗教學中網絡預約系統的設計與開發[J]. 電氣電子教學學報,2008(3):46-48.

Design and Realization of Online Virtual Network Experimental Platform

WANG Xiao-mei

篇（2）

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097（2011）07―0114―07

一 前言

隨著教育信息化的推進，遠程教育應用實踐不斷更新變革，不斷涌現出的新興技術得以推廣應用，取得了切實的教學與學習效果。虛擬現實技術支持下的虛擬實驗系統就是近年來其中一個重要的新興技術應用實踐。相關研究證實虛擬現實技術利于提高學生的學習興趣，強化理解能力和開拓創造性學習[1]。虛擬現實源自于信息科學技術，在信息化實踐中自然有其特有的優勢，第一是其獨特的視角，顯示的是實時的三維影像，包含了更多的連續的、直觀的信息，能夠以不同的視圖操作和觀察，產生逼真的臨場感；第二是支持交互式任務，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，實現理論學習到實踐操作的轉化。計算機3D圖形學、人工智能、人機接口等相關技術的發展，也為虛擬現實的實踐應用打下了堅實的基礎。

建構主義理論認為，學習者是在一定學習情境中，借助與他人之間的協作、交流、利用必要的信息等，構建有意義的學習。并且根據學習者學習類型的差異，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。建構主義理論支持下的基于虛擬現實的學習環境就是一個動態的虛擬仿真學習環境，可以延伸學習者觀察事物的視角，引導他們探索科學世界的思考和行為的方式，發展學生不完整的前概念和經歷完整的科學探究過程，并且能為學習者提供在現實世界中無法實現的體驗，如原子微觀世界[1]、無法隨意重復的實訓（V-Frog [2]）等。

根據相關文獻研究，目前為止虛擬現實教育應用主要涉及的是科學、技術和數學教育，用于概念改變、抽象思維的發展和促進認知發展[3] [4]。考慮到經濟因素，有網絡特征的桌面式虛擬現實系統, 是目前虛擬現實科學教育實驗系統最為可行的方式。虛擬現實科學教育實驗系統的開發，首先要根據科學學科實驗教育的目的和學習者的認知水平，分析學習者的需求；然后根據具體學科實驗任務及步驟，結合實驗操作的特點，提出虛擬實驗系統執行這些操作所學的功能及其子模塊，構建虛擬實驗系統的基本構成框架；據此，可確定實驗系統的軟硬件配置，最后，選擇合適的三維建模工具（如3DMAX、MAYA）和虛擬現實編程工具（Virtools、EON）實現系統的制作和[5]。

二 網絡三維虛擬實驗系統的基本構成框架

一個實驗完整實施的工作流程分為實驗準備階段、實驗儀器組裝測試階段、實驗操作階段、數據處理階段和實驗總結評價階段。與傳統實驗系統相比較，有網絡特征的虛擬現實系統的設計應該遵循開放性、易用性原則，能夠重復實驗以獲取正確數據，提示實驗操作正確性等。通過實驗工作流程的分析，結合虛擬現實技術3I特性，網絡三維虛擬實驗系統的基本構成框架如圖2所示：

1 輸入/輸出設備

人類的七大感覺系統包括視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺、前庭系統和本體覺。人類就是通過感知來獲取信息。在相關的科學教育應用研究中使用的既有專用設備，如ImmersaDesk和PHANToM[10][11]，也有PC支持的周邊設備，如三維鼠標、數據手套和頭盔跟蹤器、三維顯示器等。到目前為止，教育應用領域的交互設備主要是鼠標、鍵盤、操縱桿和攝像頭[3] [7]。

2 交互界面

實現實時的人機交互，按照實驗任務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習活動，強化用戶在動態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的事物，有利于培養空間想象能力。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習和實踐運用。

（2） 系統控制：懸浮式下拉菜單/屬性面板，用于改變實驗環境參數，動態呈現虛擬對象的信息。

（3） 模型庫操作：連接模型數據庫，在實驗過程中提供3D對象模型的呈現，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） 數據向導：處理實驗過程中涉及的各種數據；記錄學習者的操作過程，并根據實驗操作指南，自動為學習者評分。連接實驗數據數據庫，實現外部文檔導入，或者實驗數據的導出，記錄虛擬學習對象的相關數據集。

（5） 智能向導：為用戶化身提示操作步驟，檢驗操作的正確性。如果出現操作失誤，會禁止下一步驟的執行，并給出錯誤提示信息[9]。智能向導也可以有化身，通過會話的方式與用戶交流。

3 虛擬模型數據庫

一類是虛擬儀器元件、虛擬對象（如原子、藥品等）作為虛擬學習對象，包括可視化的3D模型及對象的描述信息。學習對象的知識結構是科學教育中知識學習的基本內容。另一類是場景模型，包含不同實驗要求所需的虛擬場景。學習者可以依據具體的實驗要求，調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

可視化的流程有助于更好的理解科學概念[14]。如數學和物理教學中的內容大多是抽象的公式,用傳統的說教式教學方法很難解釋清楚，虛擬的實驗流程演示使得學習者一看就能觀察出動態逼近的科學本質。如此以來，抽象的內容變得更為形象、更為直觀。

另外，具有網絡特征的虛擬實驗系統，應包含有實驗共享功能，如實驗結果和感想的交流，幫助，提示實驗常見故障和問題的解決辦法等等。如組建實驗在線學習共同體，就是推進虛擬實驗系統平臺應用的有效措施[10]。系統可采用三層結構體系，即客戶端、網絡服務器和數據服務器，一般硬件設備要求不高的情況下，優先考慮B/S應用模式，即借助瀏覽器配置相應插件支持客戶端的運行。

三 《實驗室制取氣體》化學虛擬實驗開發實例

化學是一門以實驗教學為基礎的學科，通過實驗可以更加形象地描述化學現象，深化學生對知識的理解和掌握。虛擬化學實驗創設了仿真的實驗環境，提供了豐富生動的實驗儀器，實現形象化教學，為學習者創建互動的、可重復使用的實驗場景，不僅有利于培養學生的設計能力、創新思維能力，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實驗教學中問題，提高實驗教學質量。

實例利用三維建模軟件3ds Max和虛擬現實系統開發工具Virtools開發一個實驗室制取氣體專題的桌面式虛擬化學實驗系統，如圖4所示，主要實現功能模塊有：系統操作說明介紹、化學實驗儀器自動組裝演示、實驗儀器組裝、化學實驗藥品添加化學實驗現象觀察。

本虛擬實驗系統旨在使學習者了解儀器的組裝、拆分順序，藥品添加方法，了解實驗反應過程，分析實驗現象等。在實驗過程中通過本系統提高實驗者的學習興趣，使其掌握實驗儀器的組裝和拆分順序；通過對實驗現象的觀察、對比和分析，鞏固所學化學知識，理解相關化學原理；培養學生分析問題和解決問題能力。

為了便于儀器的準確組裝和實驗現象的多角度觀察，通過鏡頭（Camera）進行了交互設置，使用鍵盤按鍵來切換攝像機視角并利用鼠標右鍵對其進行旋轉。如圖5所示為相應的BB及參數設置。實驗系統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，完成系統組裝。

Virtools中提供的粒子系統(Particle System)，為虛擬化學實驗中產生的各種現象提供了豐富的設計內容，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），對于氣泡特效設計使用Spherical Particle System（球形粒子系統），液體傾倒采用Curve Particle System（曲線粒子系統）。

對于虛擬模型和實驗數據的導入，Virtools連接數據庫除了使用自帶的服務器形式連接外，也可以自定義BB（Building Block）來連接數據庫，這里選擇的是自定義連接MySQL數據庫。以實現網絡三維虛擬實驗系統的數據后臺更新與維護，這是實現網絡虛擬實驗系統開放性和通用性的關鍵技術。

最后應用Virtools開發的網絡三維虛擬實驗成應用在B/ S 或C/ S 模式的兩種格式文件。前者為vmo格式，嵌入到網頁中，適于網絡瀏覽器傳輸; 后者需要應用VirtoolsMakeExe插件將其轉換成exe格式，并應用軟件封裝工具制成客戶端可執行程序，可安裝在用戶的計算機中,避免網絡傳輸帶寬的影響, 以提升網絡虛擬實驗的流暢性。

四 總結

一個得到普遍接受的虛擬現實實驗系統，需要提供最簡便的控制方式，以及一些基本的物理體驗。觸控設備擁有輸入和反饋所需的相關元素。

有網絡特征的桌面式虛擬現實系統對于硬件系統要求并不高，在個人微型電腦上都能很好的體驗到實驗過程，系統逼真的虛擬場景制作和詳盡的過程解釋，為用戶呈現了一種視覺上的沖擊效果。自然真實的感官體驗, 能將那些抽象的結構原理實現可視化，加深概念的理解，針對無法隨意重組的設備作仿真實訓,獲得與真實實驗一樣的體驗,從而豐富感性認識。根據混合式學習理論，虛擬實驗系統可以成為與課堂教學相結合的有效在線學習中心，實現空間和時間上的延伸，充分體現教師和學生的實驗參與程度。

另外，從安全和環保角度考慮，虛擬現實實驗系統既不需要化學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，更不會對生態環境造成破壞。

制約虛擬現實實驗系統發展的瓶頸是虛擬現實相關的建模，如幾何建模、運動建模、物理建模等需具備一定專業技能的人員制作，對于精細的實驗儀器和化學現象的建模離預期的效果還有相當差距等。當下也存在相關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，使得虛擬實驗系統從實驗室研究轉入教學實踐成為現實。

從經濟角度講，虛擬現實實驗系統給科學實驗教育節省了開支。但對于虛擬實驗系統來說，最大的挑戰是在實踐應用中，在課堂和教學過程究竟會產生什么樣的效果，因為教師的要求、課程目標和學生的認知水平等都是必須考慮的影響因素。這就要求老師和學生都需參與到設計滿足自己要求的虛擬實驗項目里。

五 趨勢

如果將虛擬現實實驗系統加上“增強現實”技術（Augmented Reality），通過真實環境和虛擬現實景象的結合，既能減少生成復雜實驗環境的開銷，又便于對虛擬場景中的對象進行操作通過增強現實技術，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，那么其應用范圍也就更加廣闊了。

引入分布式，支持多用戶協作實驗，創建學習共同體，使用戶聯合在一起成為一個虛擬實驗社區，將把實驗系統提升到一個新的境界。

參考文獻

[1] Kontogeorgiou, A. M., Bellou, J., & Mikropoulos, A. T. (2008). Being inside the quantum atom[J]. PsychNology Journal, 6(1), 8398.

[2] Tactus Technologies. V-FrogTM[OL/DB].

[3] Tassos A. Mikropoulos, Antonis Natsis. educational virtual environments: A ten-year review of empirical research (19992009) [J]. Computers & Education, Volume 56, Issue 3, April 2011, Pages 769-780

[4] Webb, M. E. (2005). Affordances of ICT in science learning: implications for an integrated pedagogy[J]. International Journal of Science Education, 27(6), 705735.

[5] Laura Monica Gorghiu, Gabriel Gorghiu, Crinela Dumitrescu, Radu Lucian Olteanu, Mihai Bîzoi, Ana-Maria Suduc. Implementing virtual experiments in Sciences education - challenges and experiences achieved in the frame of VccSSe Comenius 2.1.[J] . project Procedia - Social and Behavioral Sciences, Volume 2, Issue 2, 2010, Pages 2952-2956

[6] 楊雪,闞寶朋,劉英杰. 基于Virtools的大學物理網絡三維虛擬實驗的開發[J]. 實驗技術與管理, 2009,(04) .

[7] Chen, C. H., Yang, J. C., Shen, S., & Jeng, M. C. (2007). A desktop virtual reality earth motion system in astronomy education[J]. Educational Technology & Society, 10(3), 289304.

[8] Cardioanatomy Site. Heart Anatomy Viewer[DB/OL].

[9] Nelson, B. C., & Ketelhut, D. J. (2008). Exploring embedded guidance and self-efficacy in educational multi-user virtual environments[J]. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning, 3(4), 413427.

[10] 常承陽,詹青龍.在線學習共同體知識創新平臺的設計與實現[J].電化教育研究, 2009,(02) .

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)

篇（3）

博科公司產品營銷部負責云編排、OpenStack和SDN工作的Sandeep Singh Kohli表示，“為了增強互操作性，開放的云平臺需要更多的API或插件。我們推出的動態網絡資源管理器就可以輕松地與云平臺進行整合，它經過了包括紅帽在內的許多合作伙伴的認證。”

動態網絡資源管理器是一個軟件，其主要功用是管理數據中心內的網絡資源調配。“假如沒有動態網絡資源管理器，網絡就不可能在不同的虛擬機或不同廠商的硬件設備上智能地分配網絡資源，實現負載均衡。”Sandeep Singh Kohli介紹說。

利用動態網絡資源管理器，OpenStack云環境可滿足特定應用程序或服務的需求。博科動態網絡資源管理器具有幾個特點：它可以根據策略管理來自多個廠商的物理和虛擬的網絡資源，這將讓OpenStack Neutron能夠提升3～7層網絡的運營效率和靈活性；動態網絡資源管理器有四個組成部分，包括Supervisor、Interceptor、Plugins、Appliance Container，以及其他一些輔助功能，比如管理儀表板；它可以支持一些新興技術，比如網絡功能虛擬化（NFV）。“我們將與OpenStack社區的合作伙伴一起提供動態網絡資源管理器功能。”Sandeep Singh Kohli表示。

開源的堅定擁躉

博科公司在支持OpenStack方面有明確的定位：第一，為企業和云服務商提供一個網絡平臺，讓它們能夠構建一個可擴展、可開發的云架構；第二，提供一個可擴展的解決方案，應對用戶不斷增長的在虛擬機上開發應用、簡化管理和編排網絡資源的需求；第三，保護客戶的云投資，避免被綁定；第四，提供一個可擴展的基礎架構，讓用戶從云計算中獲得更大收益。

篇（4）

Leng Guowei Miao Sheng

(College of Network Education，Northwestern Polytechnical University，Xian Shannxi 710072)

Abstract：The problem of how to implement experiment always affects the teaching quality in network education, and virtual experiment is an alternation to solve this problem. After analyzing the existing technical, Virtual Reality Module Language (VRML) and JavaScript were eventually selected to design virtual experiments. An instance of virtual experiment had been implemented in this article, which provided a feasible approach to create virtual experiments in network education.

Keywords：Virtual Experiment;VRML;JavaScript

關鍵詞：虛擬實驗；虛擬現實建模語言；JavaScript

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

文章編號：1672-5913（2007）05-0035-05

1 引言

隨著計算機、通信和網絡技術的高度發達，使得以函授教育為主體的傳統遠程教育逐漸轉變為以多媒體技術為主要媒體，在互聯網上跨時空、跨地域進行實時或非實時交互式教學的現代遠程教育――網絡教育。

然而，在網絡教育中，由于教學機構和學生在空間上的分離，學生難以到學校實驗室進行實驗。目前，大多數網絡教育學院不開設實驗課，這明顯影響了網絡教育，尤其是其工科專業學生的質量。教育部科學技術司司長謝煥忠在《2006年中國國際遠程教育大會》的發言《教育信息化規劃和發展戰略》中明確指出，“第五，加大關鍵技術的攻關力度……包括……虛擬實驗、虛擬實習和實訓技術……”因此，根據網絡教育的特點，開設好網絡教育中的實驗課是一個非常必要和有意義的研究課題。

2 實驗課程的開設途徑和要求

網絡教學的特點之一，就是教師和學生在時間和空間上的分離，學校和學生在空間上的分離。這一特點使得我們很難以傳統方式實施實驗教學，為了保證網絡教育的質量，要求我們必須尋找新的途徑來解決這個問題。

如果條件允許，即學習中心具備實驗條件或學生可以到實驗室上課，最好用傳統的方法開設實驗課。實際情況中，一方面絕大多數學習中心不具備開設實驗課的條件；另一方面利用現代網絡和計算機技術進行遠程教學，是網絡教育較傳統遠程教育的最大優勢，因此，以虛擬實驗的方式進行遠程虛擬實驗，是解決網絡教育中缺少實驗環節的一種重要手段。

2.1 虛擬實驗的可行性

隨著計算機和網絡通訊技術的發展和成熟，在20世紀80年代，美國國家儀器有限公司在科技界首先提出了“虛擬儀器”的嶄新概念，并不斷開發出基于計算機的測試測量儀器。經過約30年的發展，目前，國內外有幾百家研制、生產和銷售虛擬儀器的公司，上千種虛擬儀器產品，應用遍布電子、機械、通信、汽車制造、生物、醫藥、化工、科研、教育等各個行業領域。在科技界，虛擬儀器已經不是一個陌生的概念。目前，利用計算機軟件來表現實驗過程已被高校教師普遍接受，并應用于教學。所以，開發虛擬實驗課件，對網絡教育的學生開設虛擬實驗課程具有現實意義和實際作用。

2.2 編制網絡教育虛擬實驗課件的基本要求

網絡教學的特點就是遠程教學，因此對虛擬實驗課件的制作有以下要求：

* 必須在網絡環境下制作虛擬實驗課件，使得學生能夠通過網絡在異地完成虛擬實驗。

* 具備實驗指導模塊。內容包括文字指導和實驗指導教師真實實驗的視頻錄像，以便學生通過教師的實際操作和文字閱讀加深對實驗的理解，順利完成虛擬試驗。

* 具備虛擬試驗模塊，即本文討論的內容。在該模塊中，除了正常實驗外，還應具備智能操作判斷功能，即在實驗中，學生操作失誤，系統會自動指出錯誤并要求返回上一步，繼續試驗。

* 具備反饋模塊。要求實驗課件系統能夠把實驗結果自動存入服務器，以便教師批閱后反饋給學生。

3 虛擬實驗實現方法比較

目前，虛擬實驗的實現應有多種途徑，按照其實現的技術手段可以分為基于Flash交互技術的網絡虛擬實驗，基于ActiveX技術的網絡虛擬實驗，基于Java技術的網絡虛擬實驗，基于VRML技術的網絡虛擬實驗。

3.1 Flash實現方法

Flash技術采用矢量圖形技術生成動畫，其優點是占用的存貯空間小，適合于在網絡上傳播。但是其面向對象腳本語言ActionScript實現的交互性尚有不足，而且ActionScript的指令雖然也可以完成實驗的后臺計算，但是由于Flash采用矢量圖，無形中增加了許多計算量，難以完成大量圖像的快速更新。由此，Flash只適用于實現較為簡單的虛擬實驗。

3.2 ActiveX實現方法

ActiveX是一種體系結構，它允許使用不同編程語言開發的軟件組件在網絡環境中相互操作。開發者可以創建自己的ActiveX控件，其中包含片斷或獨立的組件，不但可以在程序中重復調用，也可以嵌入其他應用程序而成為其一部分，這種技術為虛擬實驗的創建帶來了極大的便利。但每一種ActiveX控件在初次運行時都需要進行下載并注冊，這給用戶的使用帶來了不少麻煩。

3.3 Java實現方法

Java是一種通用的網絡編程語言，它不但具有強大的編程能力和良好的可移植性，而且也具有很好的穩定性和安全性，這些特性對于構建虛擬實驗來說都是非常重要的。但是對于純粹的Java平臺來說，開發和維護代價很高。

3.4 VRML實現方法

虛擬現實建模語言――VRML（Virtual Reality Modeling Language）是三維造型和渲染的圖形描述性語言。利用其可以在Internet建立交互式的，三維多媒體的境界，國際標準化組織1998年1月正式將其批準為國際標準。VRML的基本特征包括分布式、交互式、平臺無關、三維、多媒體集成、逼真自然等，被稱為“第二代Web”。其應用范圍相當廣泛，包括科學研究、教學、工程、建筑、商業、娛樂、廣告、電子商務等，已經被越來越多的人們所重視。

通過以上幾種實現方法的比較看出，VRML能更好地實現虛擬實驗。雖然VRML的出現為基于Web的虛擬實驗提供了新的解決途徑，然而其在復雜計算、精確控制以及文件操作等方面仍存在不足。如果單純使用其來實現虛擬實驗，在大型虛擬實驗的實現方面受到很大限制。目前，在VRML 2.0中已添加了對Java、JavaScript等接口的支持，使得我們能夠通過JavaScript編程語言對VRML進行擴展，彌補其不足，同時，利用VRML 的可視化工具來實現復雜三維場景的獨特優勢，以降低直接編程難度，提高建模效率，就可以實現復雜、大場景的的網絡虛擬實驗。

通過分析看出，使用VRML并通過JavaScript編程語言對VRML進行擴展可以比較好地實現虛擬實驗。

4 設計實例――伏安特性的虛擬實驗

在電學元件兩端加上直流電壓，元件內部即有電流流過，電流隨電壓變化的關系稱為該元件的伏安特性。本文中，以VRML和JavaScript為主要工具，設計實現了基于Web的伏安特性虛擬實驗模塊。

4.1 基本模型的構建

任何一個VRML虛擬場景中的空間造型都必須使用Shape節點加以創建。對于簡單的幾何模型來說，可以通過VRML場景造型中的立方體、球體、圓柱體、圓錐體等基本幾何造型來進行構建；對于復雜的模型，可以通過VRML的點、線、面方式進行構造，也可以通過如3DMAX等第三方三維建模工具來進行。本文中的所有模型都是通過VRML場景造型中的基本幾何造型來構建的，包括：桌子、電源、電流表、電壓表、燈泡、滑線變阻器、開關、導線等。構建好的基本模型及其布局如圖1所示。

圖1基本模型及其初始布局

4.2 交互能力的產生和各模型之間的數據傳遞

對于已經構造好的基本模型，需要加入一定的交互性才能形成真實的實驗環境，例如：開關的開啟、閉合，滑線變阻器劃塊的拖動，導線與各實驗設備的連接等。同時，為了實現各模塊之間顯示效果的統一，需要在各實驗設備之間傳遞一定的實時參數，例如：需要將開關的狀態、滑線變阻器滑塊的位置、導線的接線情況傳遞給電壓表和電流表，以便顯示出當前實時的電壓和電流值。

對于簡單的交互行為和數據傳遞，可以通過VRML中的交互傳感器和路由語句（Route）來實現，本例中開關的開啟、閉合，滑塊的拖動等交互行為，均是通過接觸傳感器、平面傳感器等交互傳感器完成的。用接觸傳感器實現開關的開啟、閉合，如圖2所示。

圖2開關的開啟、閉合

對于較為復雜的交互行為，由于VRML本身不能完成普通程序設計中的轉折、分支、循環等基本特征，因此需要由VRML的Script節點來完成，Script節點的原型為：

Script{

url [ ]

mustEvaluate FALSE

directOutput FALSE

# any number of:

field fieldTypeName

eventIn eventTypeName

eventOut enentTypeName

}

Script節點的url域的域值為一個URL列表，該列表中的URL值所指定的程序腳本可以是由任何VRML瀏覽器支持的語言寫成的，通常是Java語言或JavaScript語言。一個Script節點可以定義多個入事件（eventIn）和出事件（eventOut），用來實現VRML和Java（或JavaScript）之間的交互，其交互過程為：

* 通過eventIn將事件傳至Script節點中的腳本；

* 在Script節點中的腳本中調用相應的Java類（或JavaScript）進行處理；

* 通過eventOut將結果送回到VRML場景以實現與VRML之間的交互。

本例中導線的連接過程，就是通過JavaScript語言進行實現。在JavaScript中，通過追蹤導線兩個接線端點的實時位置，實現導線形狀的動態改變，其效果如圖3所示。同時，為了方便實驗者接線，對每一個實驗設備的接線端均設計了一定范圍的粘滯區域，即當導線的接線端進入實驗設備接線端的粘滯區域后，會自動和接線端相接，從而確保接線位置的正確性。

圖3導線形狀的動態改變

4.3 實驗測試

該實驗中是測試燈泡燈絲的伏安特性曲線。本例中，假設燈泡為線性元件。在操作過程中，首先要求實驗者按圖4所示的原理圖接線，實際的接線圖如圖5所示。

圖4伏安特性曲線測試原理圖

圖5伏安特性曲線測試實際接線圖

確認接線無誤后，打開電源，并閉合開關，燈泡點亮了。實驗效果如圖6所示。

圖6實驗效果圖（滑塊在最左端）

若接線錯誤，打開電源，閉合開關后，系統會自動提示“接線錯誤，請重新接線”。若系統能夠對不同的接線錯誤進行判斷并對后果進行表現，則效果更佳。

用鼠標從左向右拖動滑線變阻器滑塊，在不同位置記錄10組電壓表和電流表的實驗數據。當滑塊滑動到最右端時，實驗效果圖如圖7所示。

圖7實驗效果圖（滑塊在最右端）

如果要查看某一個儀表的讀數，只需要用鼠標單擊該儀表，該儀表便會自動放大到全屏，保證學生清楚地看到實驗數據，如圖8所示。

圖8電壓表讀數圖

圖9伏安特性實驗數據記錄表

圖10伏安特性曲線

4.4 實驗數據處理

實驗完畢后，將實驗數據填入如圖9所示的Web頁面的表單中，在表單提交后，系統會將實驗數據及相關信息保存在服務器端的數據庫中，將如圖10所示的伏安特性曲線展現給實驗者，同時，供教師批閱。

5 總結

在目前的虛擬實驗的實現方法中，有多種技術可以利用，但是對大多數單一技術實現來說，在真實性、交互性、安全性等方面，總存在著不足之處。本文通過JavaScript編程語言對VRML進行擴展，一方面，可以保持VRML原有的語法簡單、三維建模功能強大、便于網上等優點；另一方面又可以通過JavaScript彌補VRML在邏輯判斷、文件操作、鍵盤輸入、精確控制場景等方面的不足，進而完善與HTML等其他媒體的交互，實現復雜的網絡虛擬實驗的制作。

參考文獻：

[1] 段新昱. 虛擬現實基礎與VRML編程[M]. 北京：高等教育出版社, 2004.

篇（5）

1 引言

網絡化虛擬儀器將虛擬儀器和網絡相結合。它首先將虛擬儀器的功能進行分解，然后再利用網絡將這些功能重新組合，形成新的網絡化虛擬儀器。其主要特點是功能分布可以根據實際情況的需要，部署在網絡的任何地方，組成形式靈活，變更簡便，能夠有效的利用全網的資源。和傳統的虛擬儀器相比，網絡化的虛擬儀器具有顯著的特點。

（1）數據傳輸快捷，實時性強，便于及時發現問題，提高測試數據有效性。

（2）數據共享性好，資源利用率高。用戶可以在另一地點同時監測自己的測試過程，并直接獲得測試報告。

（3）數據采集和分析可以分布處理，系統更加高效。 總之，網絡良好的數據共享優勢是網絡化虛擬儀器各種優勢的基礎，其實現的核心是測試和監控數據的網絡傳輸。

2 某測控站傳統通信測試系統

2.1 測試硬件

硬件測試分系統由測試儀表、計算機測試平臺、開關矩陣等設備組成。測試儀表通過開關矩陣與射頻分系統連接，建立上行、下行測試鏈路，完成測試信號的發射與接收功能；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）用于執行自動測試軟件，另一臺計算機（COMPAQ）用于控制開關矩陣。激光打印機輸出測試結果文件。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、數據庫操作維護、測試數據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：在衛星發射初期使用的IOT測試軟件、用于用戶天線方向圖測試的ESVA測試軟件、開關控制軟件。目前用HP VEE編輯的軟件，僅有日常監視、巡檢，轉發器頻譜單極化、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：三顆衛星的測控系統與用戶管理測試系統分別在兩個機房，無法在關注衛星管理狀態的情況下處理測試需求；測試數據格式不統一，管理分散；無法同時響應多用戶需求，服務效果有待提高。

3 通信測試系統網絡設計

3.1 HP VEE 5.0的網絡開發能力

網絡操作系統（NOS）是計算機網絡的核心軟件，Novell Netware、Windows NT和Windows2000 Server等NOS簡化了測試診斷系統網絡的組建。

OSI（開放系統互連）協議和TCP/IP（傳輸控制協議/網際協議）是世界標準的網絡通信協議，其開放性、穩定性、可靠性均有很大優勢，采用它們很容易實現測控網絡的體系結構。其中HPVEE5.0提供了局域網（LAN）網關技術和To/From Socket軟件技術二種手段來開發測控網絡應用。

3.2 網絡化虛擬儀器系統的組建模式

采用三層組網模式搭建虛擬儀器網絡，其應用功能分為三層：客戶顯示層、業務邏輯層、數據層。三層模式的主要優點：

（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）增強了企業對象的重復可用性；

（5）三層模式成為真正意義上的“瘦客戶端”。

3.3 網絡硬件設計

在對現有網絡化虛擬儀器技術進行比較后，本系統采用的組成方式：DataSocket server和VI服務器程序都部署在虛擬儀器服務器上。數據服務器可以單獨部署，也可以和VI服務器共用。整個系統協同實現虛擬儀器的功能，每個組件相互協作分工完成系統功能。全部網絡分為四部分。

（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服務器，接著等待VI服務器回傳數據結果，并將結果輸出在虛擬儀器面板上或者保存打印。另外，為了減少VI服務器的負擔和網絡數據傳輸，對數據的分析功能也可以由客戶端完成。

（2）VI服務器端

VI服務器端完成對客戶信息進行處理和任務分配功能。即VI服務器從客戶端接收請求信息，并對信息進行處理，并進行根據信息處理結果進行任務分配。例如，采集數據過程中，VI服務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據采集設備客戶端，由數據采集設備客戶端根據采集數據的請求來控制測試儀器獲取測試數據，并返回給VI服務器。

（3）數據庫

數據庫存放的信息包括：用戶信息、設備信息、測試記錄等。信息的更新由VI服務器完成。

（4）設備客戶端

設備客戶端用來連接VI服務器和測試儀器，分擔VI服務器的管理任務，同時轉發測試儀器的測試數據到VI服務器端。

3.4 系統網絡軟件設計

建成的網絡化虛擬儀器主要實現設備管理、用戶管理和測試資源管理。設計的重點在數據和控制服務器，首先從數據流程上對服務器的輸入輸出數據流進行了分析，客戶端和服務器之間交換數據，由服務器輸出命令數據至衛星控制器或直接控制儀器，衛星控制器或儀器將測試數據回傳至服務器分析、處理回傳至客戶端。

3.4.1服務器要完成的功能

1） 處理客戶端請求；

2） 儀表分配；

3） 儀表控制、數據采集與存儲；

4） 實時控制端數據接收與存儲；

5） 數據處理；

6） Web。

3.4.2根據服務器的功能需求為其模塊設計

客戶監聽模塊的完成等待客戶連接，當有用戶登錄成功時，從線程池分配線程（調用客戶請求處理模塊）給新的用戶，為其提供服務。

客戶請求處理模塊，即客戶監聽模塊所分配的線程集合。客戶端的請求在這里得到響應，該模塊是整個服務器的核心模塊。

測試儀器支持模塊負責處理客戶請求處理模塊中對測試儀器的數據請求。得到該請求后測試儀器支持模塊由操作測試硬件，并返回測試數據給客戶請求處理模塊的線程。

系統正常使用時，當用戶客戶端向VI服務器發出請求，客戶請求處理模塊首先查閱相關的客戶端權限表，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，并讀取測試數據，給客戶請求處理模塊對應的線程，該線程然后把數據給請求服務的用戶客戶端。

3.4.3服務器程序流程設計

1） 初始化服務器；

2）監聽客戶端連接；

3） 處理客戶端請求線程；

4） 創建儀表控制管理線程。

網絡化虛擬儀器面向的是多用戶客戶端和多設備客戶端。即需要同時處理多個用戶的請求，并且同時監控多個測試設備和儀器的使用。處理多個任務有兩種方式：一是循環處理；二是并發處理。循環處理的方式占用資源少，但處理效率低。并發處理可以同時處理多個用戶請求，響應速度快，執行效率高，但資源相對較大。

本測試系統要求能夠快速響應多用戶請求，并能夠同時處理多設備儀表的監控，對實時性和可靠性要求都較高，因此采用并發處理的方式。VI服務器采用多線程機制來實現并發。

3.4.4 VI服務器中線程設計

初始化VI服務器的線程功能：

1）初始化系統；

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，接收客戶的服務請求數據，并進一步判斷發來的服務請求類型。針對不同的服務請求，進行相應的處理。

4 結束語

合理的設計和實現基于網絡化虛擬儀器的通信測試網絡可以大大提高測控站現有測控站天線和射頻鏈路設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支持。

參考文獻

[1] 王利娟.基于LabVIEW的網絡化虛擬儀器測試系統的設計與開發.內蒙古農業大學，碩士學位論文.

[2] Robert Helsel.HP VEE可視化編程.清華大學出版社，1999.

[3] 季一木，康家邦，潘俏羽等.一種云計算安全模型與架構設計研究.信息網絡安全，2012.（6）.

篇（6）

序 言：

工程制圖是理工科專業的一門重要的基礎課程，在課程教學的過程中，最首要的任務就是培養學生的空間分析能力以及空間構形能力。因此，在教學的過程中，常常會進行一些三維和二維圖形之間的轉換活動，以此來培養學生的想象能力以及圖形的表達能力，這也是工程制圖的重點和難點。在傳統教學中，掛圖，模型以及幻燈的使用雖然會讓教學更加的生動，但是還是很難清楚的反映出整個轉換的過程。

一、網絡模型庫的頁面設計特點

隨著計算機網絡技術的不斷發展和局域網的迅速普及，這為工程制圖的教學方法和教學手段都提供了重要的后盾，到目前為止，已經有很多具有三維模型和三維動畫的多媒體教學方面的軟件被開發出來，并且投入了使用，取得了良好的效果。但是這些動畫演示都是事先設計好的，動畫演變的過程不會受到控制，所以無法讓學生的思維得到進一步的擴展。另外這些動畫的格式問題，文件大，網上傳輸不方便，為了解決這些問題，開發出以網絡為基礎的工程制圖虛擬現實模型庫，這個模型庫采用的是先進的三維虛擬現實技術和網絡多媒體交互技術，是三維模型具有交互性，觀察著不僅僅能夠直觀的看到動畫的演變，還能夠根據自己的間接改變動畫的演變方式，給學生提供了大量的模型素材，滿足學生在學習過程中的各方面的需求【1】。模型庫包含的內容很多，在工程制圖學習中難度比較高的切割立體，組合體模型，裝配模型等內容。模型庫的頁面結構有三個部分，分別是目錄，圖形檢索以及瀏覽三個部分。用戶可以在模型庫的目錄中大概的了解到模型庫的整體內容，如果模型庫的內容太多，一時之間無法找到自己需要的內容，就可以通過關鍵詞尋找到需要的模型，點擊之后就能夠瀏覽模型的演變過程，并且通過功能鍵改變模型的演變方式。

二、虛擬現實模型庫的實現技術

虛擬現實技術是一種模擬人在現實環境中的各種感官的感覺的行為的人機界面交互技術。

1、虛擬現實構造語言簡介

虛擬現實建立模型語言的縮寫是VRML，這是用來描述三維交互世界的一種程序語言，能夠被用在創建虛擬現實的過程中，用戶可以通過瀏覽器來觀賞到VRML所創建的三維虛擬世界。節點是VRML語言的構成元素，通過域和域值來表現模擬對象的屬性，每一個節點都代表著模擬對象的一個屬性。VRML虛擬世界就是通過把這些節點組合起來形成一個完整的具有的模擬現實功能的對象，節點之間能夠通過介質相互信任，介質又能夠通過路由器在虛擬空間中傳播【2】。節點有很多種特性，節點的名稱，節點的種類，節點所代表的事件，節點的接口以及節點最終實現的情況等等這些都是節點的特點。節點在虛擬世界分為兩種，一個是基本類型，另一個是用戶自定義類型，顧名思義，基本類型的是節點是系統設置的，用戶自定義類型是用戶在基本類型的基礎上根據自己的想法去構造的。

2、三維實體對象的創建

對三維實體對象創建的方法有兩種首先是利用VRML語言編程，例如下面是利用VRML語言編程創建的體積為十六的正方體源程序代碼：

用VRML語言編程的方法的最大的優點就是文件比較小，方便網絡的傳輸，但是這種方法只適合比較簡單的模型結構，一旦模型結構太過復雜，代碼的數量就會更多，整個編程過程會非常的復雜，并且非常容易出錯。第二種方法就是把其他格式的文件轉化成VRML的格式，這種方法常用在建立復雜的模型中，有效的解決了VRML的缺點，也實現了將文件變小，適合網絡傳輸。

3、動態虛擬現實場景的構建

虛擬現實場景的構建主要要做好幾個方面的工作，首先是設置好模型的交互功能，設置空間的視點，設計好瀏覽模型的方式【3】。在模型交互功能的設置中，交互能力是通過設置傳感器的節點來設置的，傳感器的每一個節點都有自身的作用和特點，在總節點中，出發節點的條件和時間是需要根據傳感器的節點類型來確定的。第二項工作是設置空間的視點，節點能夠對虛擬世界中瀏覽者的空間視點進行控制，所以設置好虛擬對象的最初的觀察的角度非常重要，在虛擬世界中預先設定好空間視點，能夠有利于用戶對模型的整體映像和后期的使用。下圖是虛擬對象所設置的一個較好的視點節點：

由于在編輯器中很難準確的掌握到視點的位置，我們可以通過3DMAX效果處理器來設置視點。最后是設計好瀏覽方式，瀏覽者通過相應的瀏覽方式瀏覽虛擬世界，其實就相當于是用戶在虛擬的世界行走，真實的感受虛擬世界的模型運行情況。所以好的瀏覽方式是用戶了解虛擬世界最直接的方式。瀏覽方式其實就是用戶在虛擬世界的替身。VRML中的節點可以設置瀏覽者替身在虛擬空間的瀏覽方式【4】。目前為止，瀏覽方式有四種，WALK模式，FLY模式，EXAMINE模式，NONE模式。但是常用的一般是EXAMINE模式，這種模式操作起來比較方便。

三、總結

建立在網絡基礎上的工程制圖虛擬現實模型庫的建立為工程制圖教學方式和教學手段的改革創造了重要的條件，能夠從根本上改變工程制圖教學的方式，也能夠很大程度上提高教學的質量，提高學生制圖的水平。但是基于網絡的工程制圖虛擬現實模型庫的建立還處于初級發展的階段，目前還存在著很多的問題，發展和成熟的過程還很長，需要各方面的支持，無論是人才還是資金方面的支持都是建立模型庫無法缺少的重要資源【5】。所以為了能夠利用現代化工快速培養學生的制圖能力和空間想象的能力，我們還需要作出不懈的努力。

【參考文獻】

[1]葉龍慶，鐘慶祥.基于網絡的工程制圖虛擬現實模型庫的實現技術的研究[J].科技縱橫，2012（11）.

[2]陳代云.虛擬現實造型語言的概況以及發展[J].計算機網絡，2000（8）.

篇（7）

中圖分類號：G642.0，TP316.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）42-0273-03

前言

21世紀的到來，讓整個世界都步入了信息時代，信息時代最大的代表特征就是計算機網絡的廣泛使用、信息總量空前的巨大、信息傳播速度和更新頻率空間快，這些都已經深深的影響著我們的生活，我們已經時時刻刻離不開計算機網絡。面臨著人們對網絡的需求不斷膨脹，相對的能提供這方面的服務的人才也就日益增多，就目前來說這一領域的頂級人才還是非常稀缺的，這就需要各大高校在對學生的專業培養上下更大物力、財力、人力等等，才能有效培養出社會所需求的人才。目前，各高校在計算機相關專業基本上都開設了《計算機網絡技術》課程，但是配套的計算機、網絡硬件設備、專用實驗室等等，都因為種種原因得不到有力的支持，在教學上更多采用搭建仿真實驗平臺來彌補現實中的限制條件。而在模擬器選擇上，傳統的Cisco Packet Tracer和dynamips都不能很好地滿足我們的教學需求，在長期探索中，我們確立了利用界面友好的GNS3與SecureCRT模擬器軟件搭建動態路由協議OSPF仿真實驗平臺的方案，并在實際教學中使用，效果良好。

二、GNS3以及SecureCRT的概述

GNS3是一款優秀的具有GUI界面的網絡虛擬軟件，可以通過它來完成實驗模擬實驗，同時它也可以用于虛擬體驗Cisco網際操作系統IOS或者是檢驗將要在真實的路由器上部署實施的相關配置。SecureCRT是一款支持SSH的終端仿真程序，是Windows下登錄UNIX或Linux服務器主機的軟件。SecureCRT支持SSH，同時支持Telnet和rlogin協議。

三、GNS3平臺OSPF的設計與制作過程

右面是實驗拓撲結構圖。

1.拓撲結構如圖。使用OSPF動態協議目的：用前綴列表和分發列表使R1、R5上不能收到22.22.22.0/24的路由;R3、R4只能收到22.22.22.0/24的還回口路由;R2上要能收到所有環回口的路由。

R1上面的鏈路配置

進入串行鏈路接口S0/0配置

interface Serial0/0

no shutdown

ip address 12.1.1.1 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入串行鏈路接口S0/1配置

interface Serial0/1

no shutdown

ip address 13.1.1.1 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入串行鏈路接口S0/2配置

interface Serial0/2

no shutdown

ip address 14.1.1.1 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入串行鏈路接口S0/3配置

interface Serial0/3

no shutdown

ip address 15.1.1.1 255.255.255.0

serial restart-delay 0

R2上面的鏈路配置

進入串行鏈路接口S0/0配置

interface Serial0/0

no shutdown

ip address 12.1.1.2 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入環回口接口0配置

interface Loopback0

no shutdown

ip address 2.2.2.2 255.255.255.0

進入環回口接口1配置

interface Loopback1

no shutdown

ip address 22.22.22.22 255.255.255.0

由于需要對這個借口進行OSPF路由控制

而OSPF環回口時默認32位 所以要更改類型

ip ospf network point-to-point

R3上面的鏈路配置

進入串行鏈路接口S0/1配置

interface Serial0/1

no shutdown

ip address 13.1.1.3 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入環回口接口0配置

interface Loopback0

no shutdown

ip address 2.2.2.3 255.255.255.192

R4上面的鏈路配置

進入串行鏈路接口S0/2配置

interface Serial0/2

no shutdown

ip address 14.1.1.4 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入環回口接口0配置

interface Loopback0

no shutdown

ip address 2.2.2.22 255.255.255.128

R5上面的鏈路配置

進入串行鏈路接口S0/3配置

interface Serial0/3

no shutdown

ip address 15.1.1.5 255.255.255.0

serial restart-delay 0

進入環回口接口0配置

interface Loopback0

no shutdown

ip address 2.2.2.5 255.255.255.224

2.配置好基礎鏈路之后，配置OSPF動態路由協議：

R1上的動態路由OSPF配置方式

開啟OSPF路由協議 協議號110

router ospf 110

R1上的OSPF標識1.1.1.1

router-id 1.1.1.1

log-adjacency-changes

路由

network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0

network 13.1.1.1 0.0.0.0 area 0

network 14.1.1.1 0.0.0.0 area 0

network 15.1.1.1 0.0.0.0 area 0

R2上的動態路由OSPF配置方式

開啟OSPF路由協議 協議號110

router ospf 110

R2上的OSPF標識2.2.2.2

router-id 2.2.2.2

log-adjacency-changes

路由

network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0

network 12.1.1.2 0.0.0.0 area 0

network 22.22.22.22 0.0.0.0 are 0

R3上的動態路由OSPF配置方式

開啟OSPF路由協議 協議號110

router ospf 110

R3上的OSPF標識3.3.3.3

router-id 3.3.3.3

log-adjacency-changes

路由

network 2.2.2.3 0.0.0.0 area 0

network 13.1.1.3 0.0.0.0 area 0

R4上的動態路由OSPF配置方式

開啟OSPF路由協議 協議號110

router ospf 110

R4上的OSPF標識4.4.4.4

router-id 4.4.4.4

log-adjacency-changes

路由

network 2.2.2.22 0.0.0.0 area 0

network 14.1.1.4 0.0.0.0 area 0

R5上的動態路由OSPF配置方式

開啟OSPF路由協議 協議號110

router ospf 110

R5上的OSPF標識5.5.5.5

router-id 5.5.5.5

log-adjacency-changes

路由

network 2.2.2.5 0.0.0.0 area 0

network 15.1.1.5 0.0.0.0 area 0

最后是R2上要接收到所有環回口地址，R1上已經沒有22.22.22.0/24的路由，R5上已經沒有22.22.22.0/24的路由，R3上只有22.22.22.0/24的路由，R4上只有22.22.22.0/24的路由。

四、總結

OSPF（Open Shortest Path First開放式最短路徑優先）是一個內部網關協議（Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用于在單一自治系統（autonomous system，AS）內決策路由，OSPF采用著名的迪克斯加算法被用來計算最短路徑樹，與RIP相比，OSPF是鏈路狀態協議，而RIP是距離矢量協議。

利用GNS3和SecreCRT搭建仿真實驗平臺，為學生們提供了自主學習的環境，開展了開創新的實驗，從而使得學生的所學知識掌握的更加牢靠，而且能更好地應用到實踐中去。

參考文獻：

篇（8）

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：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：在我國教學改革不斷深化的今天，我國當下很多高校陷入了實驗教學的困境，這一困境主要源于實驗室建設資金的缺乏等問題，為了能夠盡可能在短時間內解決這一問題，保證實驗教學效果，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絡組網平臺的設計及虛擬現實技術應用的目的，就是為了能夠實現虛擬實驗室的較好應用。

1.虛擬計算機網絡組網平臺的設計

在本文就虛擬計算機網絡組網平臺的設計及虛擬現實技術的應用研究中，筆者研究的目標正是虛擬實驗室這一虛擬計算機網絡組網平臺的設計與應用，而在這一設計的研究中，筆者將從這一組平臺的設計目標、系統設計、系統詳細設計等三個方面對其進行詳細論述。

1.1 設計目標

在本文所設計的虛擬計算機網絡實驗組網平臺中，其是為了改革傳統的實驗教學方式，更好的幫助用戶實現學習目的的平臺形式，總的來說這一平臺的設計目標為，在參照計算機網絡課程教學大綱要求的前提下，滿足不同層次學生學習需求、教師能夠應用組網平臺實現再現問題解答與作業批改等教學需求、使學生在實驗前理解整體的組網概念和虛擬實驗過程、具備判定學生是否具備了做實驗的基本條件等四方面內容[1]。

1.2 計算機網絡虛擬組網平臺系統設計

在本文進行的虛擬計算機網絡組網平臺系統設計中，筆者采用了模型一視圖一控制器（MVC）三層架構設計模式，這里的視圖指的是用戶看到并與之交互的界面、模型是指數據和規則、而控制器輔助接受用戶的輸入并調用模型和視圖去完成用戶的需求。結合這一設計模式，圖1為筆者總結的整個計算機網絡虛擬組網平臺系統框架結構圖。結合這一計算機網絡虛擬組網平臺系統框架結構圖，我們能夠看出這一系統具備著簡便的設備選取方式、靈活的組網方式、直觀的錯誤檢測方式、真實的配置界面等四方面的特性，而由于這一系統設計采用了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絡組網平臺系統的功能設計中，拓撲圖繪制功能和設備管理功能、網絡設備的配置功能、實驗環境及設備配置信息的保存和讀取序列化功能、智能糾錯功能、網絡設備的三維展示功能、實驗指導功能等都屬于這一系統所具備的功能。

1.3 系統詳細設計與實現

由于這一虛擬計算機網絡組網平臺系統設計的實現篇幅較長，本文主要對這一系統虛擬現實功能詳細設計與實現進行論述。在這一虛擬計算機網絡組網平臺系統的虛擬現實功能實現中，筆者采用了VRML與3DMax的模式來完成虛擬現實的功能，這一設計的實現需要依次進行場景建模總體設計、實驗場景建模、三維建模優化等三個階段。具體來說，在場景建模總體設計階段中，筆者首先設計了場景的樹狀層次結構，這一結構把所有對象用雙親、孩子和兄弟劃分成最有效的樹結構，屬于一種簡便自然分割復雜物體的方法。在完成樹狀層次結構的設計后，筆者采用三維建模軟件手工繪制了三維模型，并在參照了商業數據庫中現有的三維模型后對其進行了改進，這樣就較好的實現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實效果的方法，這樣就在保證整個系統應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、設備架、墻壁等場景實體的建模;而在三維建模優化這一階段中，為了解決3DMax建模轉換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化，這一優化主要通過減少多邊形的數目、光源的使用、充分利用紋理等方面的微調予以實現[3]。

2.虛擬現實技術在計算機網絡組網平臺的應用

結合筆者在上文中大致論述的虛擬計算機網絡組網平臺的設計內容，我們就可以初步了解本文研究能夠實現虛擬實驗室平臺的創建，而這一虛擬實驗室平臺在高校中的應用，就能夠實現網絡設備的三維展示、網絡拓撲的設計、硬件設備的檢測、設備的智能糾錯、網絡設備的配置、配置信息的保存等多方面的功能。其中網絡設備的三維展示就能夠將現實的網絡設備形象逼真地放入模擬環境中構造3D模式、而網絡拓撲的設計則能夠實現為用戶提供一個虛擬的組網平臺來

進行設計網絡拓撲，這對于我國當下很多高校中學生缺乏的實踐操作經驗的問題能夠予以較好的解決，真正推動我國教育事業的發展，由此可見虛擬現實技術在計算機網絡組網平臺中應用的實用性。

3.結論

在本文就虛擬計算機網絡組網平臺的設計及虛擬現實技術的應用進行的研究中，筆者詳細論述了虛擬實驗室這一計算機網絡虛擬組網平臺系統的設計方式，并對這一設計完成的計算機網絡虛擬組網平臺系統的應用進行了詳細論述，希望能夠以此實現我國虛擬現實技術應用的不斷完善，并推動我國教育事業的進一步發展。

參考文獻

篇（9）

虛擬現實技術是在現實技術的基礎上結合計算機技術在相應領域的發展而提出來的，是一種由計算機生成的高科技的虛擬真實環境的模擬系統，它的發展離不開網絡技術的產生和成熟。到21世紀的今天，虛擬現實技術已經被廣泛應用于各個行業的多個領域，這與網絡技術給虛擬現實技術的發展提供的技術保障是分不開的。

一、虛擬現實技術的含義

虛擬現實，又稱Virtual Reality，簡稱VR，是利用電腦網絡技術模擬現實場景，重現“真實的三維空間”，從而實現供實驗者或是研究者進行試驗或產品性能檢驗的目的的一種高科技技術手段。不同行業和領域因其對現實環境的要求不同，所以對虛擬的三維空間的側重點也不同。

虛擬現實技術發展至今，已經具有了鮮明且個性化的特征，這些特征分別是全方位感知、浸沒感、互動性和構想性。

1.全方位感知：是指虛擬現實技術在理論上應給可以實現包括聽覺、力覺、觸覺、運動、味覺和嗅覺在內的幾乎全真實環境下一個人所能夠感知的一切感覺，從某種程度上來說，可以達到真實環境的全方位再現。但由于技術限制，到目前為止，虛擬現實技術的感知僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動這幾種。

2.浸沒感：又稱臨場感，是指用戶在計算機模擬生成的虛擬環境里所產生的與真實環境相差無二的感覺。一個成功的虛擬現實技術應該具備讓參與者完全浸沒在這種全新且真實的環境中的可能性。

3.互動性：是指參與者或是體驗者可以在計算機模擬生成的虛擬環境里進行和在真實環境中一樣的體驗的這種人和外界的互動性，從某種程度上來說，這是一種近乎真實的雙向互動。

4.構想性：是指依附于計算機技術的強大力量，參與者在虛擬環境下，不僅可以感受再現的真實存在的環境，還可以用計算機操作出客觀環境下不存在或是不可能發生的事情或現象。這種構想性的特點，從很大程度上，拓寬了人們的視野、想象空間和認知范圍。

二、網絡環境下的虛擬現實技術在各領域的應用分析

虛擬現實技術從出現到現在的日益成熟，離不開網絡信息技術的發展。從很大程度上來說，也正是有了成熟的計算機網絡信息技術和日漸濃厚的網絡技術應用氛圍，才使得虛擬現實技術有了技術上的保證和依托，實現了對真實環境進行模擬的可操作性。

隨著網絡信息技術的進一步發展，虛擬現實技術將逐步突破原來技術上的限制，真正實現對各個領域的真實性模擬。下面，本文就以虛擬現實技術在幾個較為常見的領域的具體應用為例，來探究網絡環境下的虛擬現實技術的發展和應用。

（一）教育領域

網絡環境下的虛擬現實技術在教育領域的應用，主要體現在運用計算機技術促成教學方式的巨大變革上，具體表現如下。第一，利用網絡技術，將老師所要講授的內容以三維的形式生動地演示出來，內容更為立體和直觀，這種方式學生更容易接受。第二，利用網絡技術和虛擬現實技術構造出三維教學環境，讓學生盡可能地接觸到接近課程內容的環境，使學生在融入其中的過程中，擁有對世間萬物更加豐富和真實的情感體驗。無論是微觀上的細胞分裂、分子活動，還是宏觀上的天體和星象運動，網絡環境下的虛擬現實技術，可以逼真地反映客觀世界的虛實、大小、快慢等物理變化，以及聽覺、味覺、觸覺上的化學變化，所有這些生動、形象的課程演示，都將會在很大程度上調動學生學習的主動性和積極性，啟發學生思維，開發他們的智慧。

（二）醫學領域

虛擬現實技術在醫學領域的應用主要有兩種，一種是利用網絡信息技術將人體虛擬化，一種是將手術系統虛擬化。將人體進行虛擬化，主要是利用網絡信息技術對人體進行掃描，在掃描的過程中，將具體的數字信息進行組合，從而虛擬出一個“真實的人體”。將人體虛擬化主要用于當真實環境下的種種原因無法滿足醫療工作者進行醫學研究的需求時，手術者借助HMD感覺手套就可以對虛擬模型進行手術操作，這樣就能夠實現醫學研究者進行研究和探索的目的。借助數字化人體，還可以模擬藥物在人體中的新陳代謝活動，這樣研制出的藥品就可以縮短藥物試驗周期，降低成本，避免藥物對真人有可能造成的傷害的情況下，加快其投入市場的進度。虛擬手術是建立在更高層次和更高技術水準下的醫學實驗研究，這樣的手術必須利用網絡技術將虛擬手術室里將會用到的所有的醫學器械，進行電腦化控制，以達到遠程或近程環境下對真正的病人進行治療的目的。虛擬手術下的遠程手術，是當今醫學領域較為先進的一種手術操作方式，它主要是通過遠程的操作設備與遠距離的醫院建立起遠程醫療系統，在這種完備的系統下，醫生只需對虛擬患者進行手術，并通過網絡技術將其動作傳遞給遠端的機器人，由機器人對遠端的患者進行手術。在數據輸入正確，且系統正常運行的情況下，機器人手術的準確性能從很大程度上得到保證。

（三）娛樂方面

虛擬現實技術在娛樂方面的應用主要是人們都較為熟知的3D技術方面，現在對其應用主要集中在電影和游戲兩方面。3D電影可以讓觀影者在體會到立體畫面的同時，實現聲音、畫面的完美結合，切實滿足觀影者身臨其境的欲望。虛擬現實技術下的游戲，改變了模式下只局限于打鍵盤和電話速表的模式，它在給游戲者提供近乎真實的游戲或戰爭場景的同時，可以讓游戲者通過一系列真實的頭盔顯示器和數據手套之類的交互設備，操縱和參與到相對逼真的場景畫面中。在保證安全的前提下，給游戲愛好者以全新的感官刺激和真槍實彈的全新體驗。

（四）軍事航天領域

軍事和航天工業的一個重要課題就是進行周期性的軍事和航天飛行演練，這是國防和航天人員不可或缺的一個重要課題。利用網絡技術可以實現對軍事領域多方面的虛擬化模擬，例如虛擬真實地圖、虛擬場地、虛擬醫學救治等多方面。通過對各個環節的全真性模擬，可以讓軍事人員有身臨其境的真實感，同時，也可以訓練他們面對真實環境時臨危不懼的心理素質。針對航天飛行演練的虛擬現實演練，能夠使航天人員在不進入真實的上空大氣層的情況下，真實感受外太空的失重狀態及一切未可知的情況，并且可以訓練航天人員在外太空需要完成的作業及任務。

（五）科研領域

對某一科研成果或是產品的研究從來都不是一氣呵成的，它必須經過多次的實驗和檢測才能完成，然而，多次的實驗過程必然要以付出昂貴的金錢為代價。虛擬現實技術在網絡技術的支撐下，可以模擬成果或產品真實的應用環境下的變化和反應，這樣，科研人員就可以根據相應變化了解到目前成果或產品的性能，并據此采取相應的措施進行改進。虛擬現實下的成果或產品測試可以縮短產品的研發周期，提高產品的更新換代，從長遠看，這將會對科研成果的研究節約大量的費用，并且還能增強檢測結果的準確性和可信性。例如在汽車性能的研發過程中，沖撞實驗是一項必須的測驗項目。借助虛擬現實技術，就可以在不傷及任何人的情況下得到檢測結果，既節約了時間和費用，又相對安全。

（六）商業領域

虛擬現實技術在商業領域的應用多體現在對產品的推銷上，利用網絡技術將產品進行掃描，并輸入到計算機系統里，這樣顧客就可以通過操縱計算機或是進入虛擬的掃描的環境下，去真實體驗產品的性能。就拿房地產產業來說，當建筑工程投標時，房地產商會把設計的方案用虛擬現實技術表現出來。這樣就可以讓前來投標的人真實地感受到室內的一切，如門的寬度、采光多少、室內排水狀況等問題。這樣的推銷和宣傳手段，比單純的聲音解說和圖片展示，更能讓人信服，也更能展現產品的真是魅力。

三、虛擬現實技術的前景和發展趨勢

從上文對虛擬現實技術應用的眾多領域的分析可以看出，該技術具有很好的發展前景，在不久的將來，該技術一定會融入到我們日常的生活中。下面，本文就簡要介紹一下該技術的發展趨勢和前景。

（一）三維圖形的生成和顯示更加實時

雖然三維圖形的生成技術已經較為成熟，但縱觀多年的發展，還沒有實現實時生成技術。在技術還不純熟的現在，在完成實時生成技術的過程中，虛擬出的現實環境其質量會降低，很大程度上影響了其真實效果的呈現。

（二）環境建模技術更加動態化

眾所周知，虛擬現實技術的核心要素就是虛擬環境的建立，實現動態獲取實際環境的數據是至關重要的一個步驟。在虛擬現實技術成熟之后，該技術將實現根據實時需要，及時快速的獲取數據的目標。

（三）人機交互設備更加智能化

為了讓體驗者體會到真實環境的感覺，虛擬現實技術總是要借助于數據手套或是其他的一些設備來輔助體驗者產生一些真實感受。但由于技術的限制，體驗者并不能全方位感受到虛擬現實的效果。所以，實現人機交換設備的智能化將很好地解決這一問題，這也將成為虛擬現實技術發展的方向之一。

（四）虛擬現實實行智能化語音模式

建模是實行虛擬現實技術的重要一步，只有建好了對現實環境的模型，統計出模型的具體數據，才能具體進行虛擬現實技術的活動。但是，現在的建模由于是人工操作，需要花費大量的人力、物力和財力。為了充分解決這個問題，可以在網絡技術成熟的條件下，實行智能化語音模式，這樣就可以在現有條件下，將虛擬現實技術與智能技術、語音識別技術結合起來，進行適時的智能化操作。

四、結束語

在當今社會，基于網絡環境下的虛擬現實技術已經不再遙遠，而是正在向人們的日常生活邁進。在享受它帶給我們的便捷和新奇時，我們也應該清醒地認識到，這項技術并不是完美的，它還存在著許多尚未解決的理論和技術問題。隨著網絡技術的進一步發展和成熟，虛擬現實技術將逐步克服其弊端，為人們的日常生活帶來更大的改變，屆時，基于網絡環境下的虛擬現實技術也將獲得更加美好的前景和更大的發展空間。

參考文獻

[1]胡小強.虛擬現實技術[M].北京：北京郵電人學出版社，2009.

[2]韓曉玲.虛擬現實技術發展趨向淺析[J].電腦知識與技術，2009.

[3]鄭字，工文君，馬志強.虛擬現實技術在軍事領域的應用現狀與前景展望[J].科技資訊，2010（2）.

篇（10）

隨著互聯網技術的快速發展，網絡安全問題更加嚴峻，企業的安全訪問和資源共享關系著整個企業的實際利益，虛擬專用網是基于因特網形成的一條安全訪問通道，并根據數據包加密盒簽名等相關措施確保公共數據網絡的安全性，從而便于企業遠程用戶直接訪問內部網絡。虛擬專用網絡采用專用網或公用網建立可靠的點對點連接，在很大程度上節省企業用戶費用，并確保網絡環境的安全性和高效性。

一、虛擬專用網絡技術的特點

虛擬專用網絡技術（Virtual Private Network，VPN）就是采用不同方式來提高網絡信息安全性能的技術，具有較高的簡化性能，可以優化傳統模式內的資金使用情況，縮減專用線路的設置，在一定層面上解決了難度較高的專業線路鋪設問題。創建虛擬專用網絡技術可以減輕企業和信息載體等相關層面的費用支出，且該設備比較簡單、對設備要求較低，同時具有較好的擴展性能，成為企業創建核心競爭力的軟實力。虛擬專用網絡技術自身攜帶的優勢在目前信息化時揮著不可替代的作用，具有比較廣闊的發展空間。以上特點在企業財務管理、信息管理及高校電子圖書館管理過程中發揮著重要作用。

二、計算機網絡信息中虛擬專用技術的實現

1、在系統內創建路由器和遠程訪問服務。路由器和遠程訪問時服務器類操作系統中比較重要的一種服務，主要通過路由和遠程訪問功能實施配置，確保服務器配置形成比較合適展開遠程訪問的服務器，該設置可以確保企業網絡的外部員工及流動人員快速連接企業的內部網絡，確保遠程用戶可以如企業內部網絡上的用戶一樣實現資源共享和交換數據。這同基于網絡設備的遠程技術有些差距，基于網絡設備的網絡創建選用虛擬專用網技術是選擇不同廠商的路由器、硬件VPN等，而采用服務器類的系統設置的路由器和遠程訪問創建虛擬專用網絡便于管理。采用遠程訪問和路由器連接起來的用戶能運用企業內網的各種服務模式。例如：在路由器和遠程訪問服務器上，客戶端可以采用Windows資源管理器來創建驅動連接和連接在打印機之上。因遠程訪問可以完全支持驅動器號，所以連接在企業內部的外部用戶很多應用程序不需要加以修改就可以采用。

2、在系統中應用遠程訪問服務。

遠程訪問服務器在操作系統中實現的基礎是要對遠程訪問服務器的屬性進行合理配置，從常規屬性設置來說，在企業操作系統內的路由器和遠程服務，可以讓該服務器當做一個路由器或遠程訪問服務器。如果作為路由器，該路由器可以為企業網絡和因特網創建一座橋梁，由此可以采用選中遠程訪問服務器復選框變換該服務器的角色，讓其組成一臺虛擬專用網服務器。關于高虛擬專用網服務器的安全設計，虛擬專用網絡作為公用網絡在在虛擬網絡客戶端與服務器之間創建邏輯連接。為保障網絡隱私完全，要對經過該鏈接的數據信息實施加密。路由器和遠程訪問中的安全信息可以劃分為身份驗證和記賬程序。身份驗證法可采用程序默認的Windows身份驗證和RADIUS驗證，服務器在采用相關的驗證辦法對遠程系統展開身份驗證。設置遠程用戶的IP地址，遠程VPN用戶采用IP地址連接在服務器進而對企業網絡進行訪問，采用IP設置可以為遠程用戶指定IP地址。通常采用下列兩種方法進行指派IP地址，一種是采用企業內部網絡DHCP服務器進行IP地址的指派，另一種是對某個范圍內的靜態地址進行指定，啟用IP路由器可以確保遠程用戶訪問至此遠程訪是否成功的關鍵。在企業遠程訪問時，網絡設備必須創建點與點連接所運用的端口軟件或硬件，端口則是支撐單點對點連接的信道，在路由器和遠程訪問控制臺內對不同端口進行監視和管理，同時可以對不同端口配置可以加以更改。遠程訪問服務器端口設置完成之后，隨之對用戶的撥入進行配置，企業遠程服務器也具有域控制器的功效，它采用活動目錄用戶和計算機對企業遠程用戶進行管理，它所管理的對象屬性內會存入撥入選擇卡，撥入屬性可以對遠程客戶用戶發出禁止或允許命令，確定其是否可以連接在內部服務器之上。回撥選項能對遠程用戶撥入完成多數不同功能，如果用戶撥號至企業路由器和遠程訪問服務器之后，只需賬戶準確就可以與企業網絡創建連接，反之選擇不回撥；如果遠程用戶撥至路由器和遠程服務器之后，所輸入的賬戶正確，服務器會讓用戶輸入回撥號碼，之后掛斷電話同時讓服務器對用戶實施撥號，為遠程用戶節約一定的電話費用。必須注意，因各個企業的規模有所不同，因此企業內部各個節點數量及網絡帶寬也不等，遠程訪問服務器可以依照企業的實際情況選取單接口、雙接口或服務器作為VPN服務器，確保選擇的模式可以最大程度滿足企業的實際需求，保障企業數據信息的安全性、可靠性。

三、結束語

綜上所述，采用路由器和遠程訪問服務實現虛擬專用網絡技術不僅可以便于遠程用戶與企業內部網絡創建安全的連接環境，也在節省成本的基礎上確保企業網絡實現高效資源共享及信息傳遞的效果。文中以企業虛擬專用網絡技術為研究對象，提出路由器和遠程訪問實現企業網絡安全的優勢。