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基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 摘要 远程教育使得继续学习和终生学习成为现实。每一次新技术在教 育媒体和教育传播领域中的应用，就产生出一种新型的远程教育形 式。然而，在远程教育实施过程中还有不少亟待解决的问题，其中最 突出的是资源建设和支持服务方面的问题。目前，建设满足远程教育 需要的教学支持服务体系已成为不少国内外远程教育机构的研究热 点。 ， 本文通过对国内外远程教育中的主流学习平台现状的分析，提出 了一种基于p 2 p k m 的学习支持平台。对平台的关键技术进行了研究， 通过对x m p p 协议和l u c e n e 桌面搜索引擎进行扩展，较好地解决了平 台的通信和搜索问题。设计并实现了一个基于p 2 p k m 的学习支持平台 的原型系统。基于p 2 p k m 的学习支持平台能够很好的解决主流学习平 台中存在的问题，是当前远程教育平台的有益补充。 关键词：远程教育p 2 p p k mx m p p 桌面搜索引擎j a v a t h er e s e a r c ha n dd e s l g no fe i e a r n i n gs y s t e m b a s e do np e e r t o p e e rt e c h n o l o g ya n d p e r s o n a lk n o w l e d g em a n a g e m e n t a b s t r a c t i t i se - l e a r n i n gs y s t e mt h a tm a k e sc o n t i n u i n ge d u c a t i o na n d1 i f e t i m e e d u c a t i o nb e c o m er e a li t y o n c ea n e wt e c h n o l o g yi ne d u c a t i o n a lm e d i af i e l d a p p e a r s ，t h ec o r r e s p o n d i n gn e we - l e a r n i n gf o r mw i l lc o m ef o r t h h o w e v e r ， s o m ep r o b l e m st ob es o l v e du r g e n t l yh a v ea p p e a r e di np r a c t i c e a m o n gt h e m ， t h em o s to u t s t a n d i n go n ei sh o wt oc o n s t r u c tr e s o u r c e sa n di m p r o v es u p p o r t s e r v i c e s n o w ，m a n ye - l e a r n i n gr e s e a r c hi n s t i t u t i o ns e tf o c u so nt h e s y s t e mo ft e a c h i n gs u p p o r ts e r v i c e a f t e ra n a l y s e st h ee x i s t i n gp o p u l a re - l e a r n i n gs y s t e m ，t h i sp a p e r p u t sf o r w a r dak i n do fe - l e a r n i n gs y s t e mt h a ti sb a s e do np e e r t o p e e r t e c h n o l o g ya n dp e r s o n a lk n o w l e d g em a n a g e m e n t i tr e s e a r c h e ss e v e r a lk e y t e c h n o l o g yi nt h ed e s i g n ，s o l v e st h ep r o b l e m so fc o m m u n i c a t i o n sa n ds e a r c h b a s e do ne x t e n s i o no fx m p pp r o t o c o l sa n dl u c e n e f i h a l l y ，w er e a l i z e s m a in l ys y s t e mf u n c t i o n sb a s e do na b o v er e s e a r c h e sa n da n a l y s i s p 2 p k m e - l e a r n i n gs y s t e mc a ns o l v et h ep r o b l e m se x i s t i n gi n t h em o s tp o p u l a r s y s t e m ，i tw i l lb eag o o dc o m p l e m e n tt oc u r r e n te - l e a r n i n gs y s t e m k e yw o r d s ：e - l e a r n i n g ；p 2 p ：p k m ；x m p p ：d e s k t o p s e a r c h e n g i n e ：j a v a i j 基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设- i t 第1 章绪论 从基于印刷、录音录像媒体和无线电广播技术的广播电视教育，到基于印刷、 模拟视音频及数字化媒体和计算机网络、卫星传输和通信技术的网络教育，再到 基于新型移动数字化教育媒体和移动通信网络技术的移动教育，每一次新技术在 教育媒体和教育传播领域中的应用就产生出一种新型的远程教育形式【l l 。随着科 学技术的进一步发展，远程教育在教学媒体和技术环境两个方面都表现出愈益丰 富、愈加复杂的特点，这种丰富性和复杂性使得远程教育具有了较高的学术研究 价值 2 1 。 1 1 研究背景 远程教育使得继续学习和终生学习成为现实，在知识经济时代，这点显得尤 为重要。截至目前，我国由教育部批准开展现代远程教育试点的普通高校已经超 过6 7 所，全国以远程方式接受高等教育的学生超过8 0 万人。现代远程教育试点 工作正呈现出欣欣向荣的发展势头。然而，对于一些试点的传统高校来说，远程 教育的本质规律、资源建设、支持服务、教学质量、招生管理等还是一个新的课 题，在实施过程中出现了一些亟待解决的问题，其中最突出的是资源建设和支持 服务方面的问题1 3 】。目前，建设满足远程教育需要的教学支持服务体系已成为不 少国外远程教育机构的研究热点。 清华大学的张建伟等在2 0 0 3 年对远程学习者做过调查( 调查项目包括参与 状况、态度感受、学习收获及其相关因素等等) ，学生对于课程材料的评价最高， 而对于与教师的交互评价最低。学习者感到很难与授课老师联系，教学站上的教 师没能很好地发挥辅导作用。一半以上的学生感到教师不能及时批改作业，且批 改的作业缺乏有针对性的指导建议。此外学生之间也缺乏足够的沟通，他们没有 充分利用网络展开讨论，7 0 的学生表示自己在学习中感到很孤独，希望能和同 学交流。结果再次说明，建立完善的学习支持服务系统是当前远程教育发展中的 一个重要问题h 。 1 2国内9 1 、远程教育学习支持平台的研究现状 1 2 1 远程教育学习支持平台的研究现状 曰前，建设满足远程教育需要的教学支持服务体系已成为不少国外远程教育 机构的研究热点。英国开放大学( o u ) 、英国产业大学( u f t ) 等的工作重点已从课 基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 程资源偿学包) 建设转向对远程教育教学支持服务体系的研究与实践p j 。在法国， 由于国家远程教育接待中，i j , ( c n e d ) 按照学生是“客户”的服务理念来建立和运行 其远程接待系统( 学习支持服务系统) ，不仅极大地促进了远程教育在法国和其他 欧洲国家的普及和发展，而且使c n e d 扬名全球【3 l 。 英国开放大学( u k o u ) 成立于1 9 6 9 年，是英国最大的大学。英开直是 开放大学成功的典范。在2 0 0 3 年最近的一次全国调查中，o u 的教学质量排名 第5 ，位居牛津大学之上。它的学习支持服务主要有：通过数字图书馆提供需要 的资料；通过网络、电话或面授形式提供学业辅导；建立学生在线讨论组，学生 与学生进行交互”j 。 法国国家远程教育中心( 简称c n e d ，c e n t r en a t i o n a ld e n s e i g n m e n tad i s t a n c e ) 成立于1 9 3 9 年，直属法国现在的教育部。c n e d 是一个专门从事远程教育的公 立教育机构。远程接待是c n e d 五个公共服务机构之一，也是c n e d 最重要的 部门之一。接待中心除了提供注册咨询外还提供已注册学员的其他咨询信息( 电 话方式) ，如作业、教学资料方面的咨询。此外，在接待中心，设有通过录音电 话、e m a i l 、传真、信函等多种方式的咨询，并对每一种咨询设有专人解答，且 提供的解答必须在4 8 小时以内回答学员1 6 j 。对于教学辅导活动安排、教学资料、 作业解答方面的问题，c n e d 远程接待中心将转给相应的分院来回答。 美国的远程教育学习支持服务是从教的一方考虑，可概括为四种方式f 7 】：一 是通过卫星实现师生的直接交互，实时参与课堂讨论；二是学生在教师授课时可 随时提问( 远程条件下) ，问题经助教筛选后由教授当堂解答；三是经过电话或 i 电子邮件的方式，由助教答疑或批改作业：四是把讲课内容储存到服务器上，供 学生点播。 国内最早开始有远程教育平台的，现在发展的比较完善的主要有清华大学， 北京邮电大学和上海电大等。 清华大学的“清华网络学堂”是学员上网学习的支持平台，每一位注册学 员凭借个人学号均可以登陆网站，浏览课件、下载学习材料讨论答疑、发电子邮 件、提交作业、成绩查询等博】。 北京邮电大学的辅助教学系统是基于中国公众多媒体通信网( 1 6 9 网) ，用 于非实时的课后答疑，作业提交与批改，课件的点播1 9 j 。 上海电大作业布置及检查以电子邮件方式进行，非实时的答疑，咨询通过 b b s 进行；电话答疑是师生交流的常用方式：部分课程开通电子语音信箱以利 师生沟通。 1 2 2 主流学习支持平台存在的问题 通过对国内外的远程教育中的学习支持服务平台现状的分析，我们不难发 现，现有的学习支持平台，基本上是基于w e b 方式。 k t - 3 r - p 2 p k m 的掌习支持平台的研究与设计 采取基于w e b 集中方式，能够很好的保证知识的权威性，但是也存在如下 缺陷： 1 、 各种知识经常被集中配置存储于服务器上，并通过客户端访问和获 取。这样系统的可扩展性差，成本高，知识和经验共享程度有限。 2 、 在同步学习和协同工作方面有着天然的缺陷。学校的w e b 站点上 只存储了所有的课程材料，并没有为学生协同工作( 学生以组群的方 式完成诸如项目开发的工作中需要讨论和共享文档，随时从指导老师 那里取得意见等等) 的中间活动产生的信息提供存放地点。 1 3 本文研究内容 针对主流学习支持平台存在的问题，提出了一种基于p 2 p 技术和个人知 识管理( 简称p 2 p k m ) 的学习支持平台的设计思路。 对平台的关键技术进行研究，解决关键技术问题。 设计实现一个平台的原型系统。 1 4 论文的组织 第1 章：绪论。介绍了远程教育学习支持平台的发展现状、本文研究背景、 意义及研究内容等。 第2 章：个人知识管理和p 2 p 技术。介绍了个人知识管理和p 2 p 技术以及 本文所用到的个人知识管理技术和p 2 p 通讯协议x m p p 协议。本章是后续章 节的理论基础。 第3 章：平台的关键技术点的研究。着重研究了基于p 2 p i c m 的学习支持平 台的几个关键性问题。 第4 章：系统设计。在前面章节的基础上。根据系统的需求，提出了系统设 计的目标和原则，并在此基础上进行了总体的规划设计，着重从系统的功能模块 设计方面进行了说明。 第5 章：系统基本功能实现。为系统实现部分，完成了基于p 2 p k m 的学习 支持平台的开发。 第6 章：系统运行情况分析。构建了一个系统运行环境来对系统的功能进行 测试。通过测试来确认系统是否达到了预期的目标。 第7 章：总结及展望。总结本文的工作和展望下一步的研究。 广西大学硕士掌位论文基于p 2 p k m 的掌习支持平台的研究与设1 进 第2 章个人知识管理和p 2 p 技术 2 1个人知识管理 2 1 1 个人知识管理的定义 个人知识管理英文全称为p e r s o n a lk n o w l e d g em a n a g e m e n t ，简称p k m 。它 是知识管理的理念、方法论在个体中的应用，是对个人知识进行有效管理的科学 方法。 个人知识管理的宽泛定义由美国的p a u la d o r s e y 教授提出：“个人知识管 理应该被看作既有逻辑概念层面又有实际操作层面的一套解决问题的技巧与方 法。，1 1 1 3 u c l a 大学安德逊工商管理学院的j a s o n f r a n d 已经在他们的m b a 课程中列 入了采用p k m 概念来说明信息与知识管理的实践活动。f r a n d 和h i x o n ( 1 9 9 9 ) 曾这样定义个人知识管理：“它是一种概念框架，指个人组织和集中自己认为重 要的信息，使其成为我们知识基础的一部分。它还提供某种将散乱的信息片段转 化为可以系统性应用的( 个人) 战略，并以此扩展我们的个人知识。” 1 2 1 h 】 尽管个人知识管理有各种版本的定义，其实质却都在于帮助个人提升工作效 率，整合自己的信息资源，提高个人的竞争力。通过实施p k m ，个人可以在短 时间内处理大量的信息，快速有效地获取所需知识，准确地表达知识，提高工作 效率和自身能力。 2 1 2 个人知识管理的两个领域 理论上，个人知识管理可以归纳为两个主要领域：个人知识管理技能和个人 知识管理技术【1 2 】。 个人知识管理技能：一般地，可以概括和定义以下7 项核心技能：重拾( 重 新找回) 、评价评估、组织、分析、表述、保护( 防止知识泄漏) 和( 与他人) 信息协同( 共享) 1 1 2 1 1 5 1 。 个人知识管理技术：个人知识管理技能的使能者f l2 1 ，即人们通过个人知识管 理技术来实施个人知识管理技能操作。 2 1 3 主要个人知识管理技术简介 1 2 1 6 1 知识分类：支持对个人资料按使用习惯和需要进行分类。 4 亘查些堡生生堡丝茎 垫翌丝趔箜堂里墨垫鱼塑堑窭复堡生 索引查找：和网上搜索引擎类似，支持在本地或联网的机器上进行查找， 支持多种搜索方式。 相关内容链接：起源于信息图书馆服务业，使用弹出式菜单或者超连接 形式来显示文本内容，就像一个在线字典样。 信息的捕获和共享：在日常工作中经常会遇到从各种各样的文件中复制 和粘贴部分信息到一个新的文件中，这种情况下支持在源文件有内容被 改变或有新的内容被添加的时候提醒那些与之有链接的用户。 电子邮件管理：能够筛选，分类，转发邮件。 语音识别：接受声音命令。可以帮助用户完成诸如：发出声音指令来操 作系统，建立i n t e r n e t 网连接，收发电子邮件等等工作。它们大多数需 要在初始状态被设置“记住”某个特定的声音。 协同工作：支持相同领域内人们的知识共享( 以回答问题，讨论，共享 观点的形式) 。 木文中用到的个人知识管理技术主要包括知识分类、索引和查找等等。 知识分类功能本文主要借鉴了w i n d o w s 的目录结构，并在研究了已有的知 识库管理系统的知识库结构的基础上，建立了一个本地知识库的组织结构，支持 用户按使用习惯和需要对个人资料进行分类。 文件的索引和查找功能由一个扩展了的桌面搜索引擎来实现，并结合p 2 p 技术把搜索能力推广到整个网络。 2 1 4 桌面搜索引擎 2 1 4 1 桌面搜索引擎发展简史【1 7 1 9 】 桌面搜索引擎技术是从互联网搜索引擎发展而来。 在互联网搜索引擎发展如火如茶的同时，p c 机上的本地文件搜索技术则一 直发展缓慢，在主流操作系统w i n d o w s 系列上，微软一直以来都仅仅提供了以 文件夹遍历方式来搜索本地的文件，由于实现的技术手段太过原始，搜索的效率 非常低下。随着p c 机用户个人电子文档的积累，单台p c 机上的文件数量已经 开始上升到1 0 万这个数量级，操作系统自带的搜索功能已经无法满足要求了。 在这样一个背景之下，开始有个人和组织考虑将互联网搜索引擎发展多年累积下 来的技术，应用到p c 机的本地文件搜索，以提高本地文件搜索的效率。 2 0 0 4 年，g o o g l e 作为互联网搜索界的巨头，推出其桌面搜索引擎的测试版， 这标志这桌面搜索引擎的产品开始进入可用状态。通过该搜索引擎，用户可以搜 索自己p c 上面的各种格式的文档，包括o m c e 系列、o u t l o o k 邮件、i c q m s n 聊天记录等等。人们发现，通过桌面搜索引擎，在短短数秒之内，即可从大量的 硬盘文件中，找到自己关心的文件。在一些技术密集型的行业，例如i t 、生物 广西大掌硕士掌位论文基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设谜 技术、高等教育等等，开始有越来越多的人使用这款工具来帮助管理本地的电子 文档，提高对已有资料的使用效率。 看到g o o g l e 的成功，其他互联网的传统强势企业也不甘落后，2 0 0 4 年底， 微软推出了自己的桌面搜索工具：而在2 0 0 5 年，先后有y a h o o ! 、a o l 等厂商也 相继推出了自己的桌面搜索引擎。国内也先后有百度、中搜推出了自己的桌面搜 索引擎。整个桌而搜索引擎市场从起步进入到了蓬勃发展的阶段。 2 1 4 2 桌面搜索引擎工作原理 一个搜索引擎由文件采集模块、索引创建模块、搜索模块、用户接口组成f 2 0 j 。 桌面搜索引擎发展自互联网搜索引擎，其核心实现原理也基本类似1 2 ”，主要的差 别在于桌面搜索引擎搜索的对象主要是本地硬盘存储的文件，而互联网搜索引擎 则是在互联网中漫游，发现和搜集信息。 本地文件采集模块：此模块的功能是在本地硬盘中漫游，发现和搜集本 地文件。它是一个或者多个后台运行的计算机进程，在p c 机启动之后 不停地运行。它要尽可能多、尽可能快地搜集各种格式的文件，还要定 期更新已经搜集过的旧文件，以避免无效的文件。它的实现常常用并行 计算技术，以提高本地文件发现和更新的速度，一般在系统空闲的时间 运行，以免因为搜索器的运行引起本地系统的资源紧张。商业化的本地 搜索引擎的般在2 4 小时内利用空闲时间足以处理l o 万数量级别的本 地文件。对于这个模块，有一个很关键的特性要求就是要尽可能多的支 持各种格式的文档。 索引创建模块：索引创建模块的功能是理解本地文件遍历模块所搜集的 信息，从中抽取出索引项，用于表示文档以及生成文档库的索引表。索 引项有客观索引项和内容索引项两种：客观项与文档的语意内容无关， 如作者名、文档路径、更新时间、长度等等：内容索引项是用来反映文 档内容的，如关键词及其权重、短语、单字等等。内容索引项可以分为 单索引项和多索引项( 或称短语索引项) 两种。单索引项对于英文来讲 是英语单词，比较容易提取，因为单词之间有天然的分隔符( 空格) ； 对于中文等连续书写的语言，必须进行词语的切分。在搜索引擎中，一 般要给单索引项赋与一个权值，以表示该索引项对文档的区分度，同时 用来计算查询结果的相关度。使用的方法般有统计法、信息论法和概 率法。短语索引项的提取方法有统计法、概率法和语言学法。索引表一 般使用某种形式的倒排表( i n v e r s i o nl i s t ) ，即由索引项查找相应的文 档。索引表也可能要记录索引项在文档中出现的位置，以便搜索模块计 算索引项之间的相邻或接近关系( p r o x i m i t y ) 。 6 堕查鲎堡查苎堡丝壅垫至丝匦塑堂曼壅塑垩鱼塑塑墨曼丝盐 搜索模块：此模块的功能是根据用户的查询在索 - 3 i 库中快速检出文档， 进行文档与查询的相关度评价，对将要输出的结果进行排序，并实现某 种用户相关性反馈机制。 用户接口：用户接口的作用是输入用户查询、显示查询结果、提供用户 相关性反馈机制。主要的目的是方便用户使用搜索引擎，高效率、多方 式地从搜索引擎中得到有效、及时的信息。用户接口的设计和实现使用 人机交互的理论和方法，以充分适应人类的思维习惯。用户输入接口可 以分为简单接口和复杂接口两种。简单接口只提供用户输入查询串的文 本框；复杂接口可以让用户对查询进行限制，如逻辑运算( 与、或、非) 、 相近关系( 相邻、n e a r ) 、域名范围( 如e d u 、c o f f l ) 、出现位置( 如 标题、内容) 、信息时间、长度等等。 市面上各个主流的桌面搜索引擎基本都是由上述四个模块构成，四个模块协 同工作完成对p c 机本地文件的搜索工作。其中，前两个模块负责根据文件内容 生成索引库，后面两个模块则让用户完成对索引库的搜索。实际搜索的时候，搜 索模块仅仅对索引库进行搜索，因此，索引库创建的结构好坏，直接决定了搜索 的质量i 2 1 4 3 桌面搜索引擎与p 2 p 通讯平台的整合 当前桌面搜索引擎的功能都仅仅针对本地的内容进行搜索，主要是被利用来 查找自己的资料。而本文考虑将桌面搜索引擎与p 2 p 通讯平台整合起来，将这种 搜索的能力扩展到整个p 2 p 通讯平台所覆盖的网络。即通过p 2 p 通讯平台发送 搜索的请求，而各个节点接收到搜索请求之后，在各自的本地目录进行搜索，再 将搜索结果通过p 2 p 通讯平台反馈给发出搜索请求的节点。 p 2 p 通讯平台都提供了功能完备的即时通信协议，用户通过即时通信协议来 互相联系。为了通过p 2 p 通讯平台来处理搜索请求，需要在即时通信的内容中加 入一些搜索功能必须的元素，例如搜索请求中的搜索关键字、搜索反馈的结果列 表等等。这些元素本身并不被即时通信协议所支持，必须针对协议中的消息体进 行扩展才能满足要求。本文将在后续章节具体说明如何扩展即时通信协议。 2 2p 2 p 技术及x m p p 协议 2 2 1p 2 p 技术简介 p 2 p 是p e e r t o p e e r 的缩写，p e e r 在英语里有“( 地位、能力等) 同等者”、 “同事”和“伙伴”等意思，国内的媒体一般将p 2 p 翻译成“端对端”或者“点 广西。大学硕士学位沦文基于p 2 p k m 的学习支妁平台的研究与设计 对点”，而著名计算机学者d a v ew i n n e r 却论断p 2 p 中的p 是人( p e o p l e ) ，这一 观点是对于p 2 p 最深刻的解读。长久以来，人们习惯的互联网是以服务器为中心， 人们向服务器发送请求，然后浏览服务器回应的信息。而p 2 p 将以用户为中心， 所有的用户都是平等的伙伴。相隔万里的用户可以通过p 2 p 共享信息乃至整个计 算机。这将使互联网的作用和能力得到极大的提y l - 1 2 2 彩】。 i b m 为p 2 p 作了如下定义2 4 】f 2 6 】：p 2 p 系统由若干互联协作的计算机构成， 且至少具有如下特征之：系统依存于边缘化( 非中央式服务器) 设备的主动协作， 每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益：系统中的成员同时扮演 服务器与客户端的角色；系统中的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或 实际的群体。 p 2 p 引导网络计算模式从集中式向分布式偏移，也就是说网络应用的核心从 中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务器、服务器到p c 机、p c 机到p c 机，p c 机到w a p 手机。所有网络节点上的设备都可以建立p 2 p 对话。 p 2 p 技术的特点体现在以下几个方面 2 8 - 3 0 ： 非中心化：网络中的资源和服务分散在所有结点上，信息的传输和服务 的实现都直接在结点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避 免了可能的瓶颈。p 2 p 的非中心化基本特点，带来了其在可扩展性、健 壮性等方面的优势。 可扩展性：在p 2 p 网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了， 系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能较容易地满足用户 的需要。整个体系是全分布的，不存在瓶颈。理论上其可扩展性几乎可 以认为是无限的。 健壮性：p 2 p 架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在 各个结点之间进行的，部分结点或网络遭到破坏对其它部分的影响很 小。p 2 p 网络般在部分结点失效时能够自动调整整体拓扑，保持其它 结点的连通性。p 2 p 网络通常都是以自组织的方式建立起来的，并允许 结点自由地加入和离开。p 2 p 网络还能够根据网络带宽、结点数、负载 等变化不断地做自适应式的调整。 高性能价格比：性能优势是p 2 p 被广泛关注的一个重要原因。随着硬 件技术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及网络带宽等性能依照 摩尔定理高速增长。采用p 2 p 架构可以有效地利用互联网中散布的大量 普通结点，将计算任务或存储资料分布到所有结点上。利用其中闲置的 计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。通过利用网 络中的大量空闲资源，可以用更低的成本提供更高的计算和存储能力。 隐私保护：在p 2 p 网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无 需经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩 小。此外，目前解决i n t e m e t 隐私问题主要采用中继转发的技术方法， 基于p 2 f ，k m 的掌习支持平台的研曩坷设 t t 从而将通信的参与者隐藏在众多的网络实体之中。在传统的一些匿名通 信系统中，实现这一机制依赖于某些中继服务器节点。而在p 2 p 中，所 有参与者都可以提供中继转发的功能，因而大大提高了匿名通讯的灵活 性和可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。 负载均衡：p 2 p 网络环境下由于每个节点既是服务器又是客户机，减少 了对传统c s 结构服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分 布在多个节点，更好的实现了整个网络的负载均衡。 2 2 2p 2 p 技术应用研究 国外开展p 2 p 研究的学术团体主要包括p 2 p 工作组( p 2 p w g ) 、全球网格论 坛( g l o b a lg r i df o r u m ，g g f ) 2 4 1 0p 2 p 工作组成立的主要目的是希望加速p 2 p 计算基础设施的建立和相应的标准化工作。p 2 p w g 成立之后，对p 2 p 计算中的 术语进行了统一，也形成相关的草案，但是在标准化工作方面工作进展缓慢。目 前p 2 p w g 已经和g g f 合并，由该论坛管理p 2 p 计算相关的工作。g g f 负责网 格计算和p 2 p 计算等相关的标准化工作。 从国外公司对p 2 p 计算的支持力度来看，m i c r o s o f t 公司、s u n 公司和i n t e l 公司投入较大。m i c r o s o f t 公司成立了p a s t r y 项目组，主要负责p 2 p 计算技术的 研究和开发工作。目前m i c r o s o f t 公司已经发布了基于p a s t r y 的软件包s i m p a s t r y v i s p a s t r y 。r i c e 大学也在p a s t r y 的基础之上发布了f r e e p a s t r y 软件包。 目前p 2 p 应用的领域可分成三类：文件分享、协同计算和通讯【2 7 j 【3 1 3 2 1 。 文件共享，例如n a p s t e r 、g n u t e l l a 、e d o n k e y 、e m u l e 、b i t t o r r e n t 等。这 类应用允许用户以原始文件的形式访问信息，原始文件存在于他人的计 算机上。目前的p 2 p 文件共享软件主要侧重于文件下载中的数据传输方 面，并没有在文件搜索的针对性方面有所侧重。 一n a p s t e r 是第一代p 2 p 软件。它属于中心化拓扑，存在中枢目录服务 器。这种形式发现算法效率最高，但是可扩展性和可扩展性差，并 且由于陷人版权诉讼危机而夭折。 一g n u t e l l a 是第二代p 2 p 软件。它属于全分布非结构化拓扑，是纯粹 的p 2 p 系统，没有索引服务器。系统可靠性高，但是由于其对等点 的定位采用洪泛机制，会造成网络流量急剧增加，从而导致网络中 部分低带宽节点因网络资源过载而失效。 一 其他几种属于第三代p 2 p 软件。网络拓扑结构为半分布式结构化拓 扑，其网络的构建需要服务器，但仅用于辅助节点之间建立连接， 一旦连接成功，服务器不再起作用。第三代p 2 p 软件折中了前两代 的优缺点，也是目前主流的应用形式。 广西大学硎士掌位论文基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 协同计算，例如s e t i h o m e 、a v a k i 、p o p u l a rp o w e r 等。如果说p 2 p 文 件共享系统是共享了计算机的存储能力，那么协同计算类的p 2 p 软件则 是共享了c p u 的处理能力。它们以丰富的未被使用的原始p 2 p 计算资 源为基础，将不同的p 2 p 硬件平台组合起来构建成一台超级计算机。 即时通讯交流，包括i c q 、o i c q 、y a h o o m e s s e n g e r 等。这类应用实现 了对等设备问信息的即时传输。 2 2 3 基于p 2 p 技术的知识管理 p 2 p 技术能很好的适用于协同工作和内容管理，这正是知识管理两个主要的 方面【1 2 】【3 3 1 。因为p 2 p 计算模型的目的就是为了共享和充分利用资源，从而很好 的满足了知识管理市场的要求。 基于p 2 p 技术的知识管理( p 2 p “) 可以看成是知识管理向个人角度的一 个扩展，个人同时可以在组群中共享资源。p 2 p k m 主要有3 个特点：1 p 2 p k m 、 p k m 都是以用户为中心：2 形成的组群的拓扑结构是可以动态变化的；3 在 p 2 p k m 环境中，协同工作不再受限于各类网络的边界。个人知识管理( p k m ) 可以看成是节点数只有1 的p 2 p k m 。而且p 2 p 通讯应用对象不光是人，还可以 在多终端( 比如p c 、手机、p d a ) 上，与多个人共同实现知识( 信息) 的捕捉、 获取、分类、定位和分发。 两者这样结合起来能充分利用的网络边缘的资源，让更多的个人知识和经验 得到整理和共享。个人面对的就是一个有n 个人维护的知识库，在提供足够的 搜索能力的支持下，可以让人们很迅速的找到自己关心的内容。同时还有利于互 联网上小团队的协同工作方式。 2 2 4x m p p 协议 2 2 4 1x m p p 协议简介 可扩展消息处理和现场协议( e x t e n s i b l em e s s a g i n ga n dp r e s e n c ep r o t o c o l ， x m p p ) 最早是于1 9 9 9 年由j a b b e r ( 开源组织) 开发的网络即时通信协议 3 4 1 。 2 0 0 0 年2 月份，i e t f 发布了i m p p ( i n s t a n tm e s s a g i n ga n dp r e s e n c ep r o t o c 0 1 ) 工作组的工作成果一个即时通信系统的模型( r f c2 7 7 8 ) 和这类系统的需 求( r f c2 7 7 9 ) 3 4 1 。但由于商业的利益关系，i m p p 工作组并没有提出任何实质 上的通信协议的定义。 在其后的两年中，在j a b b e r 团队的相关的成员的努力下，j a b b e r 的基本的通 信协议被i e t f 接受，开始在其基础之上定义符合i m p p 相关要求的协议 x m p p 3 4 i 。同时，i e t f 成立了x m p p 工作组，负责对整个协议的规范和维护。 1 0 广西大掌硕士学位论文 基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 2 0 0 3 年底，x m p p 工作组已经完成了对j a b b e r 原有协议的规范化的工作， 重新规整之后的协议内容已经符合在r f c2 7 7 9 中所提出的需求。当前x m p p 的 工作组的最主要的工作成果为r f c 3 9 2 0 ”】和r f c 3 9 2 1 d 6 ，分别说明了x m p p 的 核心架构和即时通信协议的规范。 在得到i e t f 的认可和支持之后，x m p p 在实际的应用中也得到了长足的发 展，除了在各种开源的即时通讯平台中占据统治地位，也开始在各种商业化的即 时通信工具中被采用，包括s u n 、h p 、苹果都纷纷采用x m p p 协议用于自己的 下一代即时通讯产品。而在2 0 0 5 年，在g o o g l e 推出的即时通讯工具g t a l k 中， 也采用了x m p p 。 由于历史的原因，现在市面上占主流的即时通信工具，包括i c q 、o i c q 、 m s n m e s s e n 2 e r 等等还是采用各自专用的协议，但随着即时通讯工具使用得越来 越广泛，用户对于这些工具之间互联互通得要求将会越来越强烈。而在这种趋势 之下，这些工具必然要约定一种大家共同遵守的协议，以完成相互之间的通讯。 而x m p p 作为一个成熟的即时通信协议，完全可以满足各类工具在这方面 的要求，基于以下理由： 标准性：在被i e t f 规范化下来作为标准之前，x m p p 在业内已经得到 了技术上的认可。而成为标准之后，将全面推动x m p p 在整个即时通信 领域的普及。可以预见的将来，将会有大量的即时通信工具进一步强化 他们对于x m p p 的支持。最近g o o g l et a l k 的推出，就是这个标准得到 业界肯定的一个最直接的证据。 可扩展性：x m p p 基于x m l 来组织通信协议，协议本身具有天然的可 扩展性和可读性。 开放性：x m p p 最早由j a b b e r 开发，作为其开源即时通信工具所使用的 协议，标准的协议的内容可以很容易的获取，在此之前已经有大量的第 三方开发的即时通讯的客户端遵循该项协议。在由i e t f 接管之后，整 个协议开发、发布和维护都在一个开放的机制下运作，开发者可以很容 易的获取到最新、最稳定的协议版本。 因此，在本文的学习支持平台的实现中，也将采用x m p p 协议作为即时通 信协议。 2 2 4 2x m p p 协议的架构 2 2 4 3x m p p 网络模型 在r f c 3 9 2 0 t ”1 中，定义了x m p p 网络模型的三个角色，客户端( c l i e n t ) 服务器( s e r v e r ) ，网关( g a i e w a y ) 。通信能够在这三者的任意两个之间双向 发生。 基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 客户端：被最终用户使用，用来发起各种即时通讯的消息传递。 服务器：同时承担了客户端信息记录，连接管理和信息的路由功能。 网关：承担着与异构即时通信系统的互联互通，异构系统可以包括s m s ( 手 机短信) ，m s n ，i c q 等。 在支持路由处理方面，x m p p 路由处理的内核采用的逻辑寻址机制的标准格 式为：节点 域请求源。其中，域可在d n s 中查找，类似于电子邮件地址( 如 s m t p 中与用户通信相关联的服务器) ；节点可表示某即时通讯( i m ) 用户、某 一类应用或某项服务；请求源为一类连接标识，能让某单一用户多次重复登录连 接。 2 2 4 4x m p p 即时通信协议 在r f c 3 9 2 】d 6 1 中，定义了x m p p 即时通信协议的必须满足的需求，从一个 比较高的级别上，规定了x m p p 即时通信协议必须满足如下场景的使用需要： 不同用户之问进行即时消息的交互。 不同用户之问进行在线信息的交互，即说明用户当前的状态是否在线、 离线、离开等等。 管理不同实体之间的在线信息订阅，一个订阅本质上是被订阅者同意发 送在线状态改变给订阅者。一般来说，一个用户的联系人列表也就是一 个订阅关系表，意i 睐着这个联系人表里的用户的在线状态发生变化时， 当前的用户将收到在线状态变更的信息。 管理用户的联系人列表，即说明当前用户可以和其他哪些用户联系。 阻塞某些联系人跟当前用户的访问，即对于那些不受欢迎的联系人，当 前用户可以屏蔽掉跟他们的消息交互。 在本文中，主要研究不同用户之间的即时消息的交互，为了满足即时消息交 互的要求，在r f c 3 9 2 l f 3 6 】中进一步定义了这类消息的的格式，通过 元素来包含一个完整的即时通信的消息，以下是一个消息 的示例： t e s t h e l l ot e r r y 4 1 8 1 0 5 5 3 1 e t b l 2 0 b b 6 9 d 4 1 2 e 4 0 e c 4 3 d d 0 4 d b l e 0 7 刮t h r e a d 基于p 2 p k m 的学习支持平台的研究与设计 上述示例表示一个身份标识为t e r r y 2 l o c a l h o s t 的用户发送一个消息给另一 个身份标识为t e r r y l o c a l h o s t 的用户，消息的主题为“t e s t ”，消息的内容为“h e l l o t e r r y ”。 这种类型消息的基本格式如下： 发送者和目的地：m e s s a g e 元素的f r o m 属性说明了当前消息的发送者是 谁；而t o 属性则表示这个消息被发送给谁。 消息的类型：m e s s a g e 元素的t y p e 属性说明了当前消息的类型。最基本 的消息类型五种，见表2 1 ： 表2 - 1 消息类型说明表 t a b l e 2 - it y p eo f m e s s a g e 类型值 说明 c h a t 一对一的聊天消息。如果当前消息为c h a t 类型，则t h r e a d 子元素必须存在，t h r e a d 说明当前聊天信息所属于的上 下文，对于最终客户而言，就是说明聊天信息应该显示 在哪个聊天窗口里。 e r r o r 错误消息。当之前接收的消息发生错误时，则返回一个 类型为e r r o r 的消息给发送者，告知错误的相关信息。 g r o u p c h a t群组的聊天消息。当同时与多个人聊天时，消息的类型 被设置为g r o u p c h a t 。如果当前消息为g r o u p c h a t 类型， 则t h r e a d 子元素必须存在，因为两个用户可能同时在多 个群组聊天的环境里通讯，必须通过t h r e a d 元素来说明 当前消息所在的上下文环境。 l a e a d l i n e 头条消息。一般被一些自动的服务用来推送一些广播的 内容给在线的用户，包括一些广告，重要事项的通知等。 n o r m a l 普通消息。这类消息是最简单的消息，跟上下文无关， 只需指定发送者、接收者、消息主题、消息内容即可。 在上面的示例中，消息的类型为c h a t ，即一对一的聊天消息。 m e s s a g e 元素的子元素：消息的主体，通过m e s s a g e 元素的子元素来定 义，其主要子元素的说明见表2 2 ： 慕子p 2 p k m 的掌习支持平台的研究与 殳计 表2 - 2m e s s a g e 子元素说明表 t 曲l e 2 2c h i l de l e m e n t so f m e s s a g e 子元素说明 s u b j e c t 包含了消息的主题，说明了消息的核心的含义。 在上述示例中，这个元素的值为“t e s t ”。 b o d y 消息的主体，即消息的主要内容就包含在这个元素之 中。在上述示例中，这个元素的值为“h e l l ow o r l d ”。 t h r e a d 消息的上下文，对于c h a t 和g r o u p c h a t 类型的消息，这 个元素是必须的。根据这个元素的值，即时通讯的客户 端可以判断当前接收到的消息应该显示在哪个聊天信 息框中。这个元素的值一般由一个g u i d 字符串来填 充，这个g u i d 串在聊天上下文被建立的时候自动生 成。 在r f c 3 9 2 1 i s 6 】中，还定义了其他几种类型的消息格式，包括用户现场状态 的变更通知、联系人列表的管理、订阅状态的变化等等，以适应在本小节最前面 提出来的各个场景的需要。这些协议格式的内容，可以参阅r f c 3 9 2 1 中的相关 章节，由于在本文的研究内容仅仅涉及到不同用户之间即时消息的交互，所以对 这几种消息的格式不作赘述。 2 3小结 本章介绍了论文后续部分需要用到的技术和方法，是后续章节的理论基础。 堕查竺堡生堂堡鲨壅墨雯丝些箜苎里塞丝鱼塑堡墨兰堡生 第3 章平台的关键技术研究 3 1平台总体特性 针对现状存在的问题，本文提出了一种基于p 2 p 技术的知识管理( 简称 p 2 p k m ) 的学习支持平台的设计思路。按照此思路构建一个分布式知识库，并 实现在这个分布式知识库中进行全文检索的能力。具体特性如下所述： 摧个平台由多个节点组成，每个节点互相独立，互不影响； 每个节点都有一个本地的知识库，节点与节点之间通过p 2 p 协议互相通 信； 每个节点由各用户自己维护，分别按照其知识体系结构和工作习惯来组 织本地知识