计算机系统安全浅析.doc

计算机系统安全浅析 计算机系统安全浅析关键词:计算机;系统安全;计算机系统漏洞 摘要:社会的快速发展使得各种信息快速的增长,各种信息与网络技术的出现,使得这些人们可以很快捷、轻松的了解到各种信息,也促进了信息增长的速度。随着社会的发展,信息对人们变得越来越重要。但是随之而来的是各种安全问题。信息安全越来越受到人们的关注,本文主要就计算机的安全问题进行讨论。 计算机软硬件发展迅速,其价格成本也在不断的降低。现如今越来越多的家庭已经拥有计算机。在社会发展的每一个角落都有着计算机的身影。计算机网络的快速发展使得社会信息资源共享和社会工作分工合作已成为社会发展的必然趋势。各种数据信息通过网络在不同的计算机之间进行传输,使得人们对于计算机系统安全的要求越来越高。本文主要从四个方面对计算机系统安全进行讨论。 一、计算机系统漏洞 计算机系统漏洞是计算机系安全的一个重要问题。漏洞的定义就是指计算机系统中存在的任意的允许非法用户未经授权获得访问或提高访问层次的软硬件特征,是一种缺陷。它的主要表现有以下几种方式:物理漏洞,该类漏洞由未授权人员访问站点引起,他们可以访问那些不被允许的地方;软件漏洞,该类漏洞是由“错误授权”的应用程序引起的;不兼容漏洞,此类漏洞由系统集成过程中由于各部分不兼容所引起的;缺乏合理的安全策略。 计算机系统漏洞主要表现在操作系统、数据库、应用程序、开发工具等方面。当一个系统从发布的那天开始,随着用户的逐渐深入,系统中的漏洞就会不断的暴露出来。当脱离了具体的时间和系统环境是不存在任何意义的,只有针对目标系统的系统版本、在系统上运行的软件版本及服务运行设置等各种实际环境才能够对系统漏洞进行讨论并找到可行的解决办法。同时还要制定合理的安全策略。 二、操作系统安全 操作系统是所有计算机用户都不可避免的都要接触到的东西。操作系统的安全性主要表现在文件的读写控制、口令认证、文件加密和用户管理等方面。 从Windows NT 系统开始采用NTFS格式后对系统的安全性有所提高。Vista系统中引入了用户账户控制和最小权限策略的新技术。该技术要求所有用户在标准账户模式下运行程序和任务,使用普通权限,可以阻止未授权的程序的安装,并可以阻止普通用户进行不当的系统设置。大大的提高了系统的安全性。同时在新的windows系统中还引入了其他的一些新技术,例如对数据的保护引进了内核保护技术以防止任何非授权文件对系统内核的修改,同时还采用了缓冲区益出保护,可有效的防止利用缓冲区益处技术发动的攻击。此外还通过多种措施增强了系统的安全性。 在现有的系统中,UNIX操作系统具有良好的安全性。该系统的安全主要通过口令来实现。其口令仅仅存储在一个加过密的文本文件中,要破解其口令需要的工作量十分的庞大。但该种口令会因为许多个人因素而变得更加的容易破解。在该系统的文件许可权是其系统安全的又一保障,通过文件属性决定文件的被访问权限。然后是目录许可,在UNIX系统中,目录许可也是一个文件,在目录文件中增删文件需要有写许可。在UNIX中还有两个安全策略,就是设置用户ID和同组用户ID许可,文件加密。用户ID和同组用户ID许可确定了用户的权限。在该系统中可以通过crypt命令对文件进加密。这一整套的方法构成了UNIX系统的安全性。 三、数据库系统安全 计算机信息系统中的数据组织形式有两种:一种是文件,一种是数据库。数据库文件的保护主要由数据库管理系统完成。数据库的安全要求主要体现在以下几方面:数据库完整性,例如物理完整性,逻辑完整性和元素完整性;可审计性;访问控制欲用户认证;保密性与可用性。数据库面临的安全威胁主要有:篡改、损坏和窃取三种情况。除了各种恶意的威胁外,数据库本身还有着不安全因素,例如数据错误,硬件故障或损坏,缺乏完善的安全机制,没有形成有效的管理模式和来自于网络上的计算机病毒等。 篡改指的是对数据库中的数据未经授权进行修改,使其失去原来的真实性。其发生的主要原因有:个人利益驱动、隐藏证据、恶作剧和无知等。损坏指的是表和整个数据库部分或全部被删除、移走或破坏。其发生的原因有破坏、恶作剧和病毒等。窃取指的是一般是针对敏感数据,其手法除了将数据复制到软盘之类的可移动介质上,也可以把数据打印后取走。其发生的原因有:工商业间谍的窃取、不满和要离开的员工的窃取、被窃的数据可能比想像中更有价值等。 加强数据库系统安全性的主要从以下几方面入手:加强数据库的访问控制;进行数据库加密;对数据库进行备份。为每一个用户分配其合适的访问权限,让用户只能访问他有权存取的数据并执行有权的操作,其手段有用户标识和认证、数据完整性检查、数据库并发控制、分级控制、敏感锁、安全过滤器。对数据库加密是放在数据库中数据在存储和传输中失密的有效手段。然后是放在各自不可抗力带来的安全威胁,即对数据进行备份,放在硬件损坏带来的不可恢复的损失。 四、用户程序安全 用户程序的安全性主要体现在程序的耗时性、死锁问题、程序的兼容性、程序的漏洞、程序的稳定性、病毒性及蠕虫程序。用户程序由于各种原因可能存在着个各种缺陷,这些缺陷中有的是进行设计的时候或者是编程的时候逻辑不正确所留下的,这些缺陷中有的是程序员无意识造成的,有的是有意造成的。 在程序的开发过程中应该防止程序中出现具有攻击性的缺陷。程序设计要减少数据集的冗余性,对数据划分敏感级,防止敏感数据的间接泄露。要对代码进行审查,防止代码中的逻辑错误所留下的缺陷。在测试的过程中要尽可能的确定程序的正确性和排除程序中的的安全隐患。 总之计算机系统安全要从多方面去考虑,在网络世界中没有最牢不可破的计算机系统,在平常的生活中我们只能够尽最大的努力让我们的计算机系统变得更加的可靠安全。 参考文献: 1罗晓波,李波,徐良华.Windows Vista操作系统安全性技术研究J.计算机工程与设计,2008,29,4:807-811 2高爱乃.浅析Windows Server2003安全策略J.网络安全技术与应用,2006,10:71-73 3刘永波,谭凯诺.计算机系统安全综述J.中国高新技术企业,2010,1:121-122 4孙岩,彭记永.Windows操作系统的安全性设置J.河南气象,2006,4:79-80 5风雷.三个细节体现出Unix操作系统的安全性J.网络与信息,2009,12:61   摘要：本文结合专业课程体系建设，探讨了按系列课程建设实践教学体系方案，介绍合肥工业大学计算机科学与技术专业在系列课程实践教学研究、教材建设及实验室建设等方面的工作。关键词本文来自：计算机毕业网 ：实践教学体系；课程实验；课程设计；实验室建设1实践教学体系研究计算机科学与技术学科学生的能力包括认知能力、实践能力以及团队协作等方面的能力。这些能力的培养不是靠某一门课或某个集中环节的实践(实习)就能完成，它需要通过各种途径、经过一个较长期的修养过程去实现。尤其是专业能力的培养，更是需要通过相应的系列课程来完成。计算机科学与技术学科的专业能力包括计算机思维能力(抽象思维和逻辑思维)，算法设计与分析能力，程序设计与软件开发能力，计算机系统的认知、分析、设计与分析能力。目前在教学计划中体现上述能力培养要求的核心系列课程有：公共基础系列(德育、体育、军事、外语等)，基础理论系列(高等数学、离散数学、计算机理论等)，软件技术系列、硬件技术系列，网络技术系列。高等学校的实践教学一般包括课程实验、综合性设计、课外科技活动、社会实践、生产实习、毕业设计等。因此，实践教学基本上可以分为三个层次2：第一，紧扣课堂教学内容，以掌握和巩固课程教学内容为主的课程实验和综合性设计；第二，以社会体验和科学研究体验为主的社会实践和课外科技活动；第三，以综合应用专业知识和全面检验专业知识应用能力的毕业设计。课程实践(含课程实验和课程设计)是大学教育中最重要也是最基础的实践环节，直接影响后继课程的学习以及其他两个层次实践活动开展的质量。本文仅讨论课程实践的实验教学体系建设与实践过程。1.1课程实验课程实验是配合课程教学，与课堂理论教学相辅相成、以达到课程教学要求的实践环节。课程实验对计算机软件和硬件的设计和实现、测试原理和方法起到示范作用，它不仅仅是对理论的验证，更主要的是通过课程实验完成对学生对基本技术、基本方法的训练和基本能力的培养。课程实验可分为以下5种类型3：(1) 观察性实验：培养学生的注意力、观察力、辨别力，同时增强学生学习的兴趣。(2) 验证性实验：培养学生对其其设备的操作能力和加深对理论的理解。(3) 设计性实验：培养学生的设计能力和独立工作的能力。(4) 综合性试验：培养学生分析问题和解决问题的能力。(5) 研究性实验：培养学生推理抽象能力和研究能力。目前，在课程实验中验证性实验占了大部分，应逐步加大设计性和综合性实验比例，在有条件的课程中引入研究性实验。课程实验教学与课堂理论教学是两个互为补充的教学环节，应明确课程实验的目标并将一门具体课程的目标与系列课程能力培养的总目标结合，建立完善的课程实验教学体系、质量标准和考核机制。循序渐进地提高学生的实践动手能力，从而完成课程实验教学的总体目标。1.2课程设计课程设计以培养学生系统设计与分析能力为目标，通过团队式合作、研究分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计不仅有利于学生巩固、提高和融合所学的专业课程知识，更重要的是培养学生多方面的能力，如综合设计能力、实际动手能力、文献检索与分析能力、团队合作能力、工程化能力、研究性学习能力、创新能力等。课程设计过程是在教师的指导下，在相对集中的时间段内和指定的实验室中，学生利用本课程以及以往所学的知识和技术(必要的话，还需辅以一定的课外学习)，独立解决一些复杂且具有综合性的问题。从规模上来说，课程设计是在平时作业的基础上进一步扩展的大作业。课程设计是提高学生专业知识综合应用能力的一种非常有效的方法，在整个实践教学体系中占有非常重要的地位。课程设计一般作为单独的实验课程开设，单独考核和计学分。2系列课程实验教学体系建设目前针对实验课程的建设大都是面向某一门课程，而对课程之间知识和能力的关联和衔接，以及如何通过系列课程的实验教学循序渐进地培养学生专业能力考虑甚少。特别是在转向完全学分制教学体系下，面对教学学时减少，课程内容增加，实验条件有限的矛盾，研究系列课程实验教学体系对在不增加学时(或增加不多)的基础上，提高学生综合运用知识能力，充分利用和发挥现有实验资源的潜力有着十分重要的意义。我校计算机科学与技术专业针对学校培养学生“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的目标，结合工程应用型人才培养的要求，自2003年起开展了针对系列课程实验教学体系的研究与建设，在软件技术系列课程、硬件技术系列课程、网络与信息安全系列课程等实践教学方面取得了一定的成效。2.1软件技术系列课程实践教学软件技术系列必修课程包括“程序设计基础”、“数据结构”、“数据库原理”、“操作系统”、“编译原理”、“软件工程”等学科核心课程，这些课程总学分数达到24.5分，总学时392，其中课程实验60学时，还另有8.5周的集中安排的实践环节用于完成上述课程的课程设计，具体见表1。课程实验的内容主要是针对课程中某一局部(如章、节或知识点)，通过实验巩固、加深对相关知识和方法的理解，发现存在的错误认识，以培养学生分析问题和解决问题的能力。一个实验往往有若干个实验题，实验题应体现不同的实验类型，特别是课程后期的实验，应侧重设计型和综合型实验。课程设计题目应具有一定的深度(需要学生学习教材以外的、更深入的内容)和广度(应尽可能结合先修课的知识点，并将后继课程部分概念和知识提前引入)。例如，程序设计基础课程所采用的语言C+，在课程设计中一方面要求学生学习Visual C+运行环境的有关内容(如项目概念和运用、调试工具的掌握)，另一方面要求学生根据题目的要求掌握诸如文件操作、图形绘制、动画效果等编程技巧。另外，在某些题目中有意识地引入链表、队列、堆栈等数据结构以及像搜索、排序等算法内容，以加深学生“程序=数据结构+算法”的概念，引发他们学习后继课程的兴趣。除了上述必修课程以外，还开设了“Java程序设计”、“算法分析与设计”、“网络程序设计”等选修课程。为提高学生程序设计能力、培养学生创新意识和团队协作精神、选拔优秀学生参加各类科技竞赛，在二、三年级分别开设了“程序设计算法与艺术”、“机器人足球赛程序设计”课程。这两门课程均采用教师课堂辅导和学生讨论相结合，且以学生分组实践和讨论的形式进行。课程的开设大大提高了学生的学习兴趣、促进了其提出问题、分析问题及解决问题能力的提高，深受学生的欢迎。2.2硬件技术系列课程实践教学硬件技术系列必修课程包括“数字逻辑”、“计算机组成原理”、“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口”等学科核心课程。这些课程总学分数达到16分，总学时260，其中课程实验50学时，具体教学计划见表2。由于各教学仪器设备厂商近年来加大了对高校实验室的宣传和投资力度，各高校实验室硬件实验仪器设备均有了较大改观，实验内容也随之更新和改进，实验的运营成本随着厂商的售后服务提高而降低。但带来的问题是，由于受仪器设备型号以及目前高校实验教学队伍水技术平的限制，目前高校自主开发的硬件类实验仪器设备较少，影响了对综合型和设计型实验的开设，有些课程的实验指导书直接使用厂商提供的指导书，造成了硬件系列课程“同化”现象，不利于各高校专业特色教育的开展。因此，如何针对本校学生的实际、专业培养目标和特色建设硬件课程的实验教学体系是当前硬件系列课程的实验教学所面临的主要问题。 分布式控制技术是我校计算机科学与技术学科实力较强且具有一定特色学科方向，因此，我们开设了“自动控制原理”、“计算机控制”、“单片及原理及应用”、“可编程控制”、“嵌入式系统”选修课程，并在课程实验内容以及课程设计中侧重该方向培养。2.2网络与信息安全系列课程实践教学随着互联网应用的不断扩展和深入，网络技术和信息安全技术日益受到关注，相关课程也受到同学的重视，社会对该方面人才的需求也不断扩大。我校2002年开办了“信息安全”专业，但在计算机科学与技术专业，由于计划学时的限制，目前只有“计算机网络”被列为必修课程，同时开设了“网络程序设计”、“电子商务”、“网络安全”、“防火墙与入侵检测”、“计算机病毒与反病毒”等选修课程。因此，该系列课程面临着学生选课人多、课程内容新且发展快、实验学时少、实验室条件有限等问题。在网络与信息安全系列课程实践教学体系建设中，针对上述问题，我们打破了课程限制，将网络原理、组网技术、网络应用、网络管理、网络安全、信息隐藏、密码算法和病毒防治等内容集成在一起，在内容组织上循序渐进、由浅入深，在实验类型上适应基础与验证性、综合性与设计性两种不同层次的要求，在统一的平台上开展实验教学。经过几年的建设和实践，我们对实践教学在培养学生综合素质和实际能力上的作用有了更深一步的认识，对系列课程的实验教学体系研究有了初步成果，目前软件技术系列课程实践教程和网络与信息安全系列课程实践教程已由合肥工业大学出版社出版，硬件技术系列课程实践教程也已规划编写，前面两本教材在学生使用过程中已取得一定成效，受到学生的欢迎。3实验室建设实验教学体系的改革和教学与实验室建设是密不可分的，自2003年以来，结合本科教学评估的要求和实践教学体系的建设，学校、学院加大实验室建设投入，加强实验教师队伍建设，提高实验教学质量。具体工作如下：(1) 学院成立中心实验室统一承担和管理全院实践教学工作，中心实验室下根据教学实践 摘要：本文从评论大学教育的依据出发，提出了一种“教学过程信息采集软件系统”的设计方案，论述了该方案的设计目标和现实意义。认为教学过程信息采集系统是对教学过程和教学内容的一种数字化的“录像”，它使得教学活动具备了随时再现的“可视性”，对提高教学质量影响深远。关键词本文来自：计算机毕业网 ：教学质量；教学平台；教学方法1问题的提出：为什么众说不一？近年来，企业界呼吁提高大学生综合素质的呼声受到教育界的高度重视，一时间对于大学生的学习过程和素质成长问题众说纷纭。2005年，21世纪教育科学研究院联合搜狐网站进行了一次教育满意度问卷调查，结果显示，68.9%的公众表示对当前大学的教育质量很不满意或不太满意。中国青年报社会调查中心与腾讯网新闻中心联合开展了一项调查，结果显示，34.7%的受访者在谈到自己的大学生活时，都觉得“后悔”。但是，许多实例也足以说明中国的大学教育依然是推动中国科学技术进步的坚实基础，并且正在取得丰硕成果。我们愿意相信人们都在坦诚的讲述着自己认为真实的事情，我们愿意相信人们没有刻意地“制造”着各种能够支持自己观点的“统计数据”，人们努力地避免着以偏盖全的错误。但是，为什么众说不一呢？造成这种现实的原因是什么呢？ 上大学前，听到这些截然不同的见解没有什么感觉。仁者见仁，智者见智，对问题有不同看法是经常的。上大学以后，亲身经历了大学教育，有了切肤的感受也就有了表态的冲动，更有了协调各方意见的想法。我们怀着极大的热情研究了一个解决问题的软件方案。以往因为没有这样的软件系统，所以人们无法清晰的、客观的、有说服力的用统计数据说话，希望采用这个软件系统以后，人们评议大学教育的时候，不论持什么观点，都能够依据事实说话。更希望它成为一面“镜子”，还原出学生真实的学习过程，看到学生的成长，也为老师提高教学质量做个参考。2教学过程信息采集的意义假如能够为每一节课程进行录像，不仅记录每节课程讲述的内容，记录课上、课下学生们与老师的交流，而且从每一位同学的视角记录他们学习的所有疑问、交流、心得等等学习过程的信息，那么我们就可以通过对这些信息的回放来研究课程的质量，研究学生的学习表现和学习质量，由此评估大学教育质量也将是客观真实的。也许有人反对这种统计评估方案，他们认为教学过程并不是大学教育的全部。是的，但是教学过程是大学教育最主要的成分，从时间使用角度看，大学生活基本可以概括为教学过程的课上时间和课下时间，如果学生的业余活动时间比用于课程学习的时间还多，那是不正常的。也许有人说素质教育是大学教育的主要任务，专业课程作为大学生课业的主要内容，但却不是所有学生学习的最有意义的内容，大学教育的主要任务是素质教育。是的，正如联合国文教组报告说的，学生在大学里实际上是学四种东西。第一，learning to know(学习怎样去理解)；第二，learning to do(学习怎样去实践)；第三，learning to live together(学习怎样与人相处)；第四，learning to be(学习怎样成就自己)。这“4个learn”在哪一门课程中吗？不，它们在各个专业的任何一门课程中，如果说大学教育完成了教育任务，那么这“4个learn”就应该在任何专业的任何一门课程教学过程中落实进去、在教学效果方面体现出来。众所周知，今天的网络信息技术具备了构建这种教学过程信息采集的能力。今天的大学校园网络环境也具备了运用这种技术的硬件条件。可以预见，一方面，当我们能够方便、快捷地看到学生从一年级到四年级每一次提问、答辩和实践活动的学习轨迹，真实、客观地反映出每个学生的学习和成长过程的时候，那时，我们对这些客观记录和个人成长历程的思考一定会发人深省，也一定很好地促进每个学生积极进取，奋发成才。另一方面，教学过程信息采集系统是对教学过程和教学内容的一种数字化的“录像”，它使得教学活动具备了随时再现的“可视性”，必将有效地提高教师搞好教学工作的自觉性，为教学管理工作带来扎扎实实的促进。当然，这个软件系统兼顾了课上时间和课下时间，它用于课堂时最佳的使用环境是人手一机的教学环境。目前高等院校普遍具有网络信息环境，各学校都在努力提高硬件设备的使用率，经过调整是可以满足更多课程需要的。时逢国家教育部、财政部于今年年初正式启动实施了“高等学校本科教学质量与教学改革工程”，本软件一定会得到众多关注教学过程质量的领导和老师们的重视，具有广泛的用户群。而更为重要、无庸置疑的是，深入研究本课题的现实意义和历史意义远远超过它的经济价值。3教学过程信息采集软件系统的设计原则教学过程信息采集软件系统设计的基本原则应该是详实地记录课程教学的全过程。包括教学大纲、教学日历、实际教学的课程内容，包括学生与老师之间的所有能够反映教学过程和教学质量的交流互动。还应该具有对这些记录信息从多个视角进行分析的功能，例如从教师的视角分析整个班级的学习状况，分析某个同学的学习状况，分析学生对某个知识点的理解状况等等，也具有从某个学生的角度对自己参与课程的态度和水平的分析功能。还应该具有从教学管理角度分析不同教师教学特色的功能，也具有分析不同班级整体学习状态的功能。当然应该具有使用者的权限管理，防止不恰当的使用给学生和老师带来消极影响。教学过程信息采集软件系统另外的设计原则，应该是“清晰、客观、有说服力”。也就是说，采集的信息必须经过有效的设计，使之具备如下特点：1) 它是真实的，或者经过处理能够反映真实的教学过程。2) 它是客观的，是难以大规模伪造或没有伪造必要的。3) 它是清晰的，是随时可以用方便的形式表现和观察的。4) 它是具有说服力的，是能够用来进行科学的统计分析的；没有人为的因素影响或人为因素影响是可以观察和分析的。5) 与抽样问卷调查的显著区别在于它是自然的、真实的过程记录，不是某一时刻、受很多随机因素影响的采样信息。6) 教师在课下使用这个软件应置身于“答疑解惑”的教学指导过程中，在课上使用软件时只是增加了与学生沟通的工具，而不应影响老师讲课以及对课堂的控制，也不会分散学生听课的注意力。7) 有利于辅助老师培养学生“4个learn”的能力，成为老师施展教学艺术的信息化助手，成为学生“自主学习”的平台。进一步说，教学过程信息采集系统与网络论坛或QQ聊天系统在应用设计理念上有着巨大的差别。它的功能是用于记录课程研讨活动，它以课程讲授的知识体系为“纵轴”记载了教师讲授课程的实际内容，是教案的纲领性数据信息，它以教学日历(时间)为“横轴”，有序的采集课程的实际进展过程和所有参与者及其参与活动情况，它用于记录教师和学生课前预习、课上讨论、课后研讨的所有过程信息。例如教师布置的议题、作业，分类采集学生与教师之间、学生与学生之间的学习讨论信息等等。采集系统还应该具有基本的数据统计分析功能，例如统计分析所谓“课程热度”指标、统计分析不同学生对于知识点“理解水平”等等。而关于分析记录信息的设计方案，要着重于帮助学生和老师看到学习态度、学习方法和教学方法的个体差异，以及这些差异对个体、群体的学习效果和能力成长的影响。另外也能够统计分析学习态度、学习方法、教学方法等等诸多方面的个体和群体特征，要着重于为教学方法与策略的选择提供依据；要着重于如何使记录信息将成为可以广泛交流和深入解读的“教学和教育的资源”。4教学过程信息采集系统的初步实现及有关调查下面是我们设计的教学过程信息采集系统的几个使用界面，应该说基本上反映了采集方案的整个面貌。学生登录后的首页包含“我的学习记事”、“通知信息”、“热点议题”等内容。这个软件设计思想一经提出就吸引了许多同学的关注，曾经组织文传学院和计算机学院的30多名学生分4个小组进行方案的设计讨论。我们强烈地感受到学生对大学生活的热爱和对自身成长的思考。我们也曾经采访过学生精心推荐出来的多名有代表性的老师，他们反响不一，有人明确表态“如果这个软件开发出来我马上采用”，也有老师关心数据信息的访问权限问题。 参考文献1 王胜军,焦婷婷. 民调显示34.7的受访者后悔上大学J. 中国青年报,2006年8月14日.2 金耀基. 人文教育在现代大学中的位序J. 中国大学教学,2003,(11).作者简介刘乙坐、陆海峰、刘健励、励薇薇是浙江万里学院文传学院学生，张炜钢是计算机与信息学院学生，刘学俊是计算机与信息学院老师。该软件系统系计算机与信息学院教学改革项目化实验课程的一个开发项目，已申报浙江省新苗项目，并开发完成了1.0版本，该项目组正在研发2.0版本。联系方式： 基金项目：中国高等教育学会“十一五”教育科学研究规划课题“计算机应用型人才项目组、角色化培养模式研究与实践”(06AIJ0070059)；浙江省新世纪高等教育教学改革研究项目“计算机实践性课程项目化训练模式的研究”(yb06091) 浅析不同地形区域的DEM精度评定关键词:DEM;高速公路;公路勘测设计摘要:数字地面模型DEM是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X,Y,Z的坐标点对连续地面的一个简单统计表示,简而言之,DTM就是地形表面简单的数学表示。  DEM Accuracy Assessment on Different Terrain Wu Yunfeng (Xinjiang Geology and Mineral Resources Bureau GeophysicalExploration Team,Changji831100,China) Abstract:DEM digital terrain model is the use of an arbitrary coordinate field a large selection of known X, Y, Z coordinates of points on the ground in a simple continuous statistics that, in a short, DTM is simple math of surface topography. Keywords:DEM;Highway;Highway Survey and Design 一、数字高程模型(DEM)概述 (一)数字高程模型(DEM)的特点 1.容易以多种形式显示地形信息。 地形数据经过计算机软件处理后,产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图,而常规形图一经制作完成后,比例尺不容易改变,如要改变比例尺或者要绘制其他形式的地形图,则需要人工处理。 2.精度不会损失。 常规地图随着时间的推移,图纸将会变形,失掉原有的精度,而DEM采用数字媒介因而能保持精度不变。另外,人工方法由常规的地图制作其他种类的地图,精度会受到损失。而由DEM直接输出,精度可得到控制且不会损失。 3.容易实现自动化、实时化。 常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序,劳动强度大而且周期长,不利于地图的实时更新,而DEM由于是数字形式的,所以增加或改变地形信息只需将修改信息直接输入到计算机,经软件处理后立即可实时化地产生各种地形图。 (二)数字高程模型(DEM)的应用 DEM作为地形表面的一种数字表达形式所具有的特点决定了DEM在勘测、摄影测量与遥感、地球科学、制图、土木工程、地质、矿业工程、地理形态、军事工程、城市规划、通讯等领域的应用日益增多,而且不断开拓新的领域。 数字高程模型在公路勘测设计中的应用潜力巨大。传统的公路设计不仅需要大量费时费力的野外勘测工作,而且所设计出的公路还不可避免地具有以下几个方面地缺陷:设计的方案不一定是经济、技术上的最优的;方案受人的主观影响较大;工作强度大,设计工作繁琐。在数字高程模型建立以后,不仅可以用于路线的优化,还可以用于路线设计、二维可视化、公路仿真等领域。 二、不同地形区域的野外地形测量 野外地形测量数据是建立数字高程模型的重要数据源,它包括平面位置数据和高程数据,笔者结合公路勘测设计的实际需要,选择几段沿公路走向的带状范围作为测量区域,这几段范围分别包含山岭、平原和丘陵这三种地貌,以便研究不同地貌条件下对数据采集和DEM精度的影响。 (一)首级控制测量 在测量范围内布设四等GPSE级网作为测量的首级控制,四等控制点至少应有两个通视方向,GPS作业时应采用静态模式(常规静态或快速静态)观测。 首级控制测量时最好联测已有的首级网点(四等点或者GPSE级点),以备检核。由于公路的线路较长,在数据处理时,如果遇到控制点不在同一投影带,必须先进行坐标的投影换带计算,最后求得控制点的平面坐标。 (二)图根控制测量 图根点是直接提供地形图的依据,也是修测、补测地形图的依据。所以在上一等级的控制点基础上加密布设,以满足测图的需要。分别在平坦地区、山地和丘陵地带三种地形条件下所选择的实验区范围内布设图根点,在山地和丘陵地区可以适当增加图根点的密度。采用以下步骤和方法进行图根控制测量: (三)碎部测量 地形测量采用数字化测图,测图软件是清华三维公司的电子平板测绘系统(EPSW电子平板)。清华三维电子平板测绘系统是集扫描矢量化、数字化测绘作业、计算机成图等多种功能于一体的软件,运用该系统具有成果规范化、功效高、使用保存方便等特点,适合复杂多变地形的测绘。 (四)检查点的布设与测量 分别在平坦地区、山地和丘陵的实验地形条件下各布设大约63个检查点(这些点为非地形特征点,在整个实验区均匀布置),然后用全站仪和水准仪分别按较高的精度要求进行测量,用来检核DRM内插时的误差,同日寸也用来对RTK测量的三维坐标和全站仪三角高程进行精度评定。检查点使用比原始数据精度更高的数据,其对精度评定的影响可以不考虑。 三、不同地形区域DEM精度评定 (一)平原地区DEM精度评定 由实际测量数据统计分析结果可得到以下图表: 在平原地区,采样间隔以20米为单位,测量结果表明,20米100米范围内,DEM内插的采样点高程中误差随着采样间距的增大而不断增加,即表明在平原地区20米、100米范围内,DEM精度随采样间隔的增加而不断降低。 (二)丘陵地区精度评定 由测量统计分析结果可得到在丘陵地区,采样间隔以10米为单位,10米100米范围内,试验结果表明,DEM内插的采样点高程中误差随着采样间距的增大而不断增加,即表明在丘陵地区10米100米范围内,DEM精度随采样间隔的增加而不断降低。 (三)山岭地区精度评定 由测量统计分析结果可得到在山岭地区,采样间隔以10米为单位,10米、100米范围内,试验结果表明,在10米50米范围内,DEM内插的采样点高程中误差随着采样间隔的增大而增大,而50米、100米范围内,DEM内插的采样点高程中误差浮动范围不定,呈随机分布,不再有10米、50米范围内采样点高程中误差与采样间隔呈线性分布的规律性。 四、小结 在野外测量时包含特征点能显著提高DEM精度,尤其是在地形起伏较大的地区,所以测量时特征点必须测量;采样间距增加时平原地区的DEM的精度随着采样间隔的增加精度降低,但降低的幅度较慢;丘陵地区的DEM的精度随着采样间隔的增加精度相应降低;山岭地区DEM的精度随着采样间隔的增加精度逐渐降低,当达到一定程度后,DEM的精度降低的幅度就比较缓慢。总而言之,同样的采样间隔条件下,随着地形起伏的加剧,DEM的精度会相应降低。 参考文献: 1徐其福.数字高程模型在公路勘测设计中的应用.山西科技,2002 2李志林.数字高程模型.武汉:武汉测绘科技大学出版社,1999    网络和分布式计算关键词:分布式计算;中间件技术;P2P技术 摘要:分布式计算研究主要集中在分布式操作系统和分布式计算环境研究两个方面。但随着Internet技术的飞速发展,分布式计算的研究热点也从以分布式操作系统为中心的传统模式转换到以网络计算平台为中心的实用分布式技术,并取得了较大的成功。 Net&Distributed Computing Cui Lisheng (Computer Application&Technology College,Information Engineering College, Chengdu 610059,China) Abstract:Distributed computing research focuses on distributed operating systems and distributed computing environments two aspects. But with the rapid development of Internet technology,the research focus on distributed computing to distributed operating system from the traditional model center switch to a network-centric utility computing platform distributed technology, and achieved considerable success. Keywords:Distributed computing,Middleware technology,P2P technology 一、分布式计算技术的工作原理 要想实现分布式计算,首先就要满足三方面的条件: (一)计算机之间需要能彼此通信 (二)需要有实施的规则(例如,决定谁第一个通过,第二个做什么,如果某事件失败会发生什么情况等) (三)计算机之间需要能够彼此寻找 只有满足了这三点,分布式计算才有可能实现。 二、分布式计算技术 (一)中间件技术 中间件是基础软件,是分布式系统中介于应用层和网络层的一个功能层次,它能够屏蔽操作系统(或网络协议)的差异,实现分布式异构系统之间的互操作。分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机服务器的操作系统之上,管理计算资源和网络通信。它扩展了C/S结构,形成了一个包括客户端、中间件和服务器的多层结构。基于中间件的分布式计算技术以中间件为桥梁,通过把数据转移到计算之处的计算方式,把网络系统的所有组件集成为一个连贯的可操作的异构系统,从而达到网络“透明”的目的。 (二)网格技术 网格计算是通过Internet把分散在各处的硬件、软件、信息资源连结成为一个巨大的整体,从而使得人们能够利用地理上分散于各处的资源,完成各种大规模的、复杂的计算和数据处理的任务。网格计算无疑是分布式计算技术通向计算时代的一个非常重要的里程碑.网格的体系结构是有效进行网格计算的重要基础,到目前为止比较重要的网格体系结构有两个: 1.是以Globus项目为代表的五层沙漏结构,它是一个以协议为中心的框架。 2.是与Web服务相融合的开放网格服务结构OGSA(Open Grid Services Architecture),它与Web服务一样都是以服务为中心。但是,所有的网格系统都有这样一个基本的、公共的体系结构: (1)网格资源层:它是构成网格系统的硬件基础。包括Internet各种计算资源,这些计算资源通过网络设备连接起来。 (2)网格中间件层:它是一系列工具和协议软件。其功能是屏蔽资源层中计算资源的分布、异构特性,向网格应用层提供透明、一致的使用接口。 (3)网格应用层:它是用户需求的具体体现。在网格操作系统的支持下,提供系统能接受的语言、Web服务接口、二次开发环境和工具,并可配置支持工程应用、数据库访问的软件等。 (三)移动Agent技术 目前还没有一个关于移动Agent的确切定义,我们一般认为移动Agent是一类能在自己控制之下从一台计算机移动到另一台计算机的自治程序,它们能为分布式应用提供方便的、高效的执行框架。移动Agent是一类特殊的软件Agent,可以看成是软件Agent技术与分布式计算技术相结合的产物,它除了具有软件Agent的基本特性自治性、响应性、主动性和推理性外,还具有移动性。即它可以在网络上从一台主机自主地移动到另一台主机,代表用户完成指定的任务。由于移动Agent可以在异构的软、硬件网络环境中自由移动,因此这种新的计算模式能有效地降低分布式计算中的网络负载、提高通信效率、动态适应变化的网络环境,并具有很好的安全性和容错能力。但目前,所有的移动Agent系统还都很不成熟,存在着各种各样的缺陷。所以,我们可以把目前的众多Agent系统看成是实验室系统,它们离真正实用的产品还有很大的距离。 (四)P2P技术 P2P系统由若干互联协作的计算机构成,是Internet上实施分布式计算的新模式。它把C/S与B/S系统中的角色一体化,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,通过服务器与服务器、服务器与PC机、PC机与PC机、PC机与WAP手机等两者之间的直接交换而达成计算机资源与信息共享.此外一个P2P系统至少应具有如下特征之一: 1.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。 2.系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色。 3.系统应用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。P2P技术已发展为一种重要的分布式计算技术,典型代表就是Napster。 (五)Web Service技术 Web Service技术是对Web进行扩展,为相互间连接的软件提供服务。Web Service技术是一种分布式应用程序,它可以通过编程并使用标准的Internet协议,像HTTP和XML,将功能展示在互联网和网内部。Web Service结合了以组件为基础的开发模式以及Web的出色性能,一方面,Web Service和组件一样,具有黑匣子的功能,可以在不关心功能如何实现的情况下重用;同时,与传统的组件技术不同,Web Service可以把不同平台开发的不同类型的功能块集成在一起,提供相互之间的互操作。我们也可以认为Web Service技术是以Internet为载体,通过将紧密连接的、高效的n层技术与面向消息、松散联接的Web概念相结合来实现的。Web服务是一种构建在简单对象访问协议(SOAP)之上的分布式应用程序,其实质是由XML通过HTTP协议来调度的远过程调用实现Web服务的体系结构。 参考文献: 1Middleware white paper.International Systems Group.Inc,1997,2 2都志辉,陈渝,刘鹏.网格计算M.北京:清华大学出版社,2002 3Foster I,Kesselman C,Nick J,et al.Grid Services for Distributed System IntegrationJ.Computer,2002,35,6:37-46 4Tbai T,Lam H Q.NET框架精髓M.王敏之.北京:电力出版社,2001 5胡道元.计算机网络(高级)M.北京:清华大学出版社,1999 6王柏,王红熳,邹华.分布计算环境M.北京:北京邮电大学出版社,2000    摘要：“C语言程序设计”是高校多数非计算机专业本科生的必修课，也是学生普遍认为非常难学的课程。为了降低难度