一個可提供高普及率與個人化服務的網路教學系統-總計畫(I)

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

An Adaptive Networked Educational System: toward Ubiquituous Personalized Learning 計畫編號：NSC 88-2213-E-002-041 執行期限：87 年 8 月 1 日至 88 年 7 月 31 日 主持人：陳銘憲 臺灣大學電機工程學系 一、中文摘要 本整合計畫於第一年所開發的技術，共 結合網際網路、資料庫、安全認證機制、 網路控管及網路品質保證（QoS）等相關 技術，已建立一套能達到高普及率與個人 化服務的完整網路教學系統雛形。透過子 計劃一，已完成個人化網路教學系統之使 用機制與資訊勘測的設計與實作;透過子 計劃二，已完成個人化網路教學系統之安 全與帳單管理之研究與製作；透過子計劃 三，已完成個人化網路教學系統之服務控 管與排程研究;子計劃四，已完成多媒體 網路教學系統之通訊協定設計與分析。 關鍵詞：網際網路、資料庫資訊勘測、網 路安全認證、網路控管服務、預取服務、 需求排程。 英文摘要

The technology that the integrated project developed in the first year is combining technologies in Internet, database, data mining, network security, network management, quality of service (QoS) with the purpose of establishing a high availability and personalized education system. We design and implement access mechanism and data mining schemes for a personalized networked education system in

the first project. Through the execution of the second project, the security and billing management for personalized education systems is developed. The third project deals with the service control and scheduling in the personalized networked education system. In the fourth project, we conduct the protocol design and analysis for the networked education system.

Keywor ds: Internet, data mining, network

security, network management, prefetch, scheduling, quality of service

二、計畫緣由與目的 近年來，網際網路相關的技術與應用 迅速蓬勃的發展，而其使用人口亦正成指 數型態的方式成長中，網際網路之重要性 更因而與日俱增。由於網際網路技術的快 速發展以及網路使用的日益普及，許多資 訊服務正由傳統的紙張傳播方式朝向網路 導向的電子傳播方式發展。藉由網路無遠 弗屆的傳輸特性，分佈於各地的用戶可隨 時透過資訊提供者快速地獲其所想要的資 訊。應用這些先進的技術於教學上則形成 了網路教學之架構，網路教學不只能突破 空間的限制，還能在教學的時間上保有極 大的彈性。此外，利用多媒體與互動的機 制，網路教學可使得使用者能即時地享有 數位化、多媒體、且 on-demand 的學習環

境。透過這些有多媒體與互動介面的網路 教學，使用者便能接受較理想之教學效 果。 本整合型計畫的主要目的乃是應用 網際網路、資料庫、安全認證機制、網路 控管及網路品質保證（QoS）等相關技術， 建立『一個能達到高普及率與個人化服務 的網路教學系統』，使得使用者可根據個人 需求，打破時空的限制透過網路達到有教 無類、因材施教的教學目的。 三、研究方法與成果 本整合型計畫預計以三年的時間，建 立一套能達到高普及率與個人化服務的完 整網路教學系統。經過一年五個月，各子 計畫已研究相關資訊，並進一步訂定系統 細部規格，且已設計並實作部分系統架 構。此外，並與台大計算機中心教學組合 作，將所研究成果應用在教學課程上。各 子計畫已經完成的具體成果如下： 子計畫一： 在第一年的計畫中已完成多媒體影 音資料同步及使用者互動的介面教學系統 架構的建立，第一年的另一重點為資訊搜 尋整理，研發在網路上收集使用者行為 (data collection) 之機制，已完成相關 機制的研發和實作。。具體而言，我們在 第一年中所完成之工作項目如下。 1. 研發並實作多媒體影音資料同步及使 用者互動的介面教學系統架構，在所開 發 之 (Media-Sync) 中 ， 已 完 成 (I)Foil Preprocessing : 自動將 ppt 檔分成單 張 投 影 片 的 ppt 檔 (II)Teaching Activity Recorder :記錄老師上課使用 投 影 片 的 過 程 (III)Transformation Server :將投影片記錄檔與上課影片結 合成一與投影片互動的多媒體檔案。 2. 影音同步教學系統中，使用者瀏覽器 模組的完成(如圖一所示)。 3. 透過 ActiveX 與 OLE，完成影音與文 件同步之功能之研究與開發。 4. 研發完成記錄個人使用者存取行為的 機制 Edu-Miner(如圖二所示)。 5. 完成 Web browser 端進行解碼與紀錄 存取行為的動作的伺服器模組 圖一、影音同步教學系統使用者瀏覽器 圖二、記錄個人使用者存取行為的機制 Edu-Miner 子計畫二： 本子計劃經過一年的執行與研究，大 致已完成系統架構的設計與規劃，並且完 成部分子系統的實作與測試，以下將主要 結果條列之，並加以討論：(1)網路傳輸的 安全措施:系統的安全措施的第一步，便是 資料傳輸過程中，完整性、隱密性、與對 方身份的確認。我們已建立一套安全函式 庫，包含 RSA、DES、IDEA、MD5 等等 常用的密碼學機制。另外，本實驗室中已 完成一套針對網路底層架構的安全致能 器，將可被應用到本子計畫中，就這方面 我 們 也 完 成 評 估 與 整 合 測 試 ;(2) 以

Kerberos 為基礎的收費與記帳架構:我們提 出了以 Kerberos 為基礎的收費與記帳的架 構，使用者透過收費主機，付費的同時， 取得憑證，藉由憑證進入網路教學的伺服 器擷取所需的教學服務。另一方面，記帳 系統也同時紀錄該筆交易。我們已經完成 了 Kerberos 5 的架設與測試，並且可以整 合到伺服器，作為其認證的工具;(3)收費方 式的研究與開發。 子計畫三： 我們在第一年分析研究現有網路教 學系統，並初步設計本計畫系統架構，且 完成了需求排程之模擬。我們建構了 MBone 網路系統並撰寫程式進行模擬， 分析資料 在網路的傳輸，並假設資料存取有區域性 (locality)。在系統的架構上採用多點傳 播（multicast）的方式來建構我們的系 統，如圖三所示。我們將不同的使用端 （client）依照不同的網域分別分在不同 的群組(subnet)中，透過不同的路由器 (router)將課程內容在網際網路上傳播出 去。而需要課程內容的使用端（client） 再將資料先儲存在同樣群組網域中的伺服 器上。我們實作了數種演算法，這些演算 法將會決定資料存取後在網路上擺放的位 置。同時比較了這些演算法的效能並予以 分析。於線上網路課程排程問題的理論分 析，我們使用競爭式分析，對問題做理論 分析，並與模擬分析的結果相互驗證。 子計畫四： 第 一 年 著 力 於 系 統 架 構 之 初 步 建 置、MBone 教學應用工具之開發及行動性 之支援。目前除了完成本遠距教學系統之 初步架構、MBone 測試平台基礎網路的建 置、 MBone 視訊會議應用工具和傳輸效 能的測試之外，並已設計出一可在 Mbone 上支援行動性之機制 MITP(如圖四所示)， 分析比較其效能，並將整合至此教學系統 中。 圖三、課程排程測試環境 圖四、MITP 測試環境 四、結論與討論 本整合計畫最主要之重點，即為透過 前瞻性技術之研發建立一套完整而能達到 高普及率與個人化服務的網路教學系統， 使得使用者可依個人不同的需求，透過網 路達到學習的目的。本計劃以現有網路為 基礎，設計以個人為導向的學習系統，此 一系統不僅可以應用在廣泛的教學領域， 更可以突破舊有教育系統在時間及空間之 限制，達成相輔相成之效果。因此一網路 教學系統的實現，不但為網際網路加入新 的應用，提高網路系統的投資效益，而在 台灣邁向科技島的重要時刻的此時，相信 此一系統的研發使用必定對提升整體國民 素質，提升國家資訊科技的競爭力有重大 的助益。 五、參考文獻

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