物联网技术概述

Lecture1网络系统集成导论,1.1网络系统集成概述1.1.1网络系统集成1.1.2为什么需要网络系统集成1.1.3网络系统集成的内容和步骤1.1.4网络系统集成的目标和方法1.1.5网络系统集成的主要技术1.2网络系统集成的体系框架1.3合格的网络系统集成商1.4网络系统集成工程监理,1.1.1网络系统集成,当今，网络的规模越来越大，网络产品层出不穷。由于各行各业特点不同或同一部门不同时期要求不同，所需的网络系统千变万化。人们如何根据自身的应用需求，选择合适的网络拓扑结构、服务器、交换机、路由器及网络操作系统，设计可行的网络系统集成方案并付诸实施；如何开发数据库系统及网络上的应用系统，使其充分发挥网络系统的作用，取得应有的经济效益；已不再是一个简单的部件、设备的组合问题，而是一个网络建设中迫切需要解决的、集技术和管理为一体的网络系统集成问题。,1.1.1网络系统集成,网络系统集成(NSI，NetworksSystemIntegration)是根据应用领域的需要，将硬件平台、网络设备、系统软件、工具软件及相应的应用软件集成为一个具有优良性能价格比的计算机网络和应用系统的全过程。网络系统集成为用户提供从方案设计、产品优选、网络规划、软硬件平台配置、应用软件开发，直至技术咨询与培训、售后服务等总体服务，使用户得到一体化的解决方案。网络系统集成技术是一门综合性、实用性、实践性和时效性都很强的技术，涉及各种热门的网络技术和网络产品，且要求各项技术和产品之间按低耗、高效、高可靠性的系统组织原则高度集成、无缝整合、协同工作，具有优良性能价格比的计算机网络系统。NSI包含了设计、安装、调试、应用开发、管理等大量的技术性工作，是一种在系统整合、系统再生产过程中为满足客户需求的增值服务业务，是一种价值再创造过程。,1.1.1网络系统集成-3个主要层面,1.1.1网络系统集成特点,网络系统集成要以满足用户需求为根本出发点。网络系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择最合适用户的需求和投资规模的产品和技术。网络系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是设计、调试与开发，其本质是一种技术行为。网络系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程。技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障。性能价格比的高低是评价一个网络系统集成项目设计是否合理和实施成功的重要参考因素。,1.1.2为什么需要网络系统集成,1技术集成的需要全双工式交换以太网、三层交换、ATM、千兆以太网、虚拟专用网(VPN)、ADSL，以及混合网、异构网、宽带远程互连系统等等。由于网络技术体系纷繁复杂，使得建网单位、普通网络用户和一般技术人员难以掌握和选择。2产品集成的需要丰富多样的产品。没有一个网络专业制造公司能为用户解决从方案到应用的一揽子问题。3应用集成的需要不同行业、不同规模、不同层次的网络应用，比如Intranet/Extranet/Internet应用、数据/话音/视频一体化、ERP/CIMS应用、工控自动化网等。,1.1.3网络系统集成的内容和步骤,(1)需求分析：了解用户建网需求或用户对原有网络升级改造的要求，主要包括应用类型、物理拓扑结构、带宽要求和流量特征分析等。(2)技术方案设计：确定网络主干和分支采用的网络技术、传输介质和拓扑结构排列，以及网络资源配置和接入外网的方案等。(3)产品选型：根据技术方案进行设备选型，包括网络设备选型和服务器设备选型。(4)网络设计：根据产品选型进行网络细化设计。(5)设备采购：系统设备、产品的采购及进口代理。(6)综合布线系统与网络工程施工：综合布线系统设计、组织施工、网络设备的互连与调试等。,1.1.3网络系统集成的内容和步骤,(7)软件平台配置：确定网络基础应用平台方案，以及网络操作系统、数据库系统、网络基础服务系统的安装配置。(8)网络系统测试：包括网络设备测试、综合布线系统测试和网络运行测试。(9)应用软件开发：根据用户要求做开发；也可外购，并在外购软件基础上做二次开发。可选项，要看用户的要求和他们对系统集成概念的理解。(10)用户培训：包括3类对象，即领导、网络和数据库管理员、网络业务用户。(11)网络运行技术支持：在网络工程完成后，根据双方协议执行。技术支持是有偿的，一般为1年，最多不超过3年。(12)产生各类技术文档，协助用户验收鉴定等。,1.1.3网络系统集成的内容和步骤,1.1.4网络系统集成的目标和方法,实施网络系统集成的全过程被认定为一个项目。所以，网络系统集成既是一个复杂的系统工程，又是一个综合性项目，把原来独立分散的系统、数据库等集成为一个综合的信息体系，形成具有智能化的综合信息管理系统。,委托集成商,1.1.4网络系统集成的目标和方法,网络系统集成是一个项目，有其明确的目标。网络系统集成目标应该分为两部分，即用户目标和网络系统集成目标。用户目标是用户在投入人力、物力和财力建立网络系统后，能够达到用户需求的一种明确的要求。网络系统集成目标是以先进的技术、适当的产品、精湛的技能和优质的服务，为用户设计并实施满足业务和管理需要的网络系统，是依据用户目标提出的一种保证。前者侧重于要求，后者侧重于要求是否实现的保证。它们既有相同的地方，又有不同的侧重。在系统集成过程中，首先要确定的就是用户目标和系统集成目标，当意见不一致时，要进行反复的协调，即用户提出的目标，一定是网络系统集成能够完成的目标。注意最终系统验收时，依据的是网络系统集成的目标。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,网络系统集成项目目标的特性：(1)多目标性：希望通过一个网络系统集成项目的实施，实现一系列的目标，满足多方面的需求。但很多时候不同的目标之间是相互冲突的，实施网络系统集成项目的过程就是多个目标协调的过程，有同一层次不同目标的协调，不同层次总项目目标与子目标的协调，网络系统集成项目目标与组织战略的协调等。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,如图，目标基本可以表现在三个方面，即时间、成本、技术性能(或质量标准)。所以实施网络系统集成项目的目的就是要充分利用可获得的资源，使得项目在一定的时间内，在一定的预算基础上，获得所期望的技术结果。然而，这三个基本目标之间往往存在着一定的冲突。通常是时间的缩短，要以成本的提高为代价，而时间和成本投入的不足又会影响技术性能的实现，因此三者之间往往需要进行一定的平衡。,性能,1.1.4网络系统集成的目标和方法,(2)优先性：网络系统集成项目是一个多目标的系统，不同目标可能在项目管理不同阶段根据不同需要，其重要性也不一样。例如，在网络系统集成项目的启动阶段，技术性能可能给予过多关注，在实施阶段成本将会成为重点，而时间进度往往是在验收时给予高度的重视。而对于不同的网络系统集成项目，关注的重点也不一样，如单纯的软件研发项目，将更多的关注技术指标和软件质量。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,(3)层次性：网络系统集成项目目标的层次性是指目标的描述需要有一个从抽象的到具体的层次结构。即一个网络系统集成项目目标既有最高层的战略目标，又有较低层次的具体目标。通常是把明确定义的网络系统集成项目目标按其意义和内容表示为一个递阶层次结构，而且越较低层次的目标应该描述越清晰具体。如一个ERP项目，大项目目标是6个月完成一个ERP系统开发集成项目，再下层是可能有网络集成、软件开发等更具体的目标。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,网络系统集成的任务不单纯是硬件和软件的简单组合，而是包括了采用什么样的开发方法来具体实现网络的建设。是否选择独立开发，或联合，或委托开发，必须视不同部门的情况而定。不论采用哪一种开发方法，最终都必须在网络建设中采用先进的理论指导、完善的技术保证、工程化的管理手段，来确实保证系统的顺利实施。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,1独立进行网络系统集成必须是实施方案的部门在管理信息系统技术、计算机网络技术、数据通信技术等各个方面力量雄厚，有着丰富的网络集成经验，能解决组网过程中出现的管理和技术问题。因此，从网络的规划、设计到网络系统的最终实现，完全由自己解决，但此种方案是一般单位所不具备的。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,2联合进行网络系统集成此方案是由于本单位可能不具备网络集成全面规划人才或单一方面的技术人才。实施大规模的网络建设有一定困难的情况下，为完成任务，只有采用联合的方案进行网络开发，开发时可以选择部分关键性人才，或将部分集成交给有网络开发经验的部门完成，以弥补自身技术的不足，充分发挥各自的技术优势。这种方案的关键在于双方一定要分清任务和责任，否则一旦网络出现问题，双方责任不清，互相推委，影响工作的开展。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,3网络系统集成商进行网络系统集成网络系统的建设是一项复杂的、专门的工程，对一般只是使用网络系统的单位往往不具备这种专门的技术力量，即不具备前面介绍的两种方案中任何一种条件；不论在管理工程上和技术开发上都不能应付集成过程中所出现的各种问题。因此，选择网络系统集成商来完成网络建设是当前普遍采取的一种方案。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,不论采用哪一种方式，在开始进行网络系统集成时，为了确保网络系统集成达到用户目标和系统集成目标，都应从以下几个方面监督和考查：1理论指导网络系统的集成不同于一般的计算机配置，它有很强的理论性，即采用什么样的网络协议，制定的网络规划和网络设计是否符合当前国内外网络发展趋势，是否具有先进性、实用性、可靠性和安全性等。,1.1.4网络系统集成的目标和方法,2技术保证对技术人员来说必须要熟悉网络技术，熟悉各种网络硬件、软件的性能指标及先进的软件开发技术，能解决网络集成、建设中出现的各种技术问题。3网络系统建设的经验网络系统集成商必须具有网络建设的实际经验，最好具备建设同类型网络的经验及成功的案例。4工程化的管理对工程管理者来说必须要制定工程化管理的工作标准，包括计划、设计方案、制定日程表、协调工程进度及管理的整个方案。5测试验收标准对网络系统的使用单位必须要制定网络系统的测试和验收标准。,1.1.5网络系统集成的主要技术,系统集成是多项计算机和网络相关技术的综合使用与完善结合，一般项目中使用的技术主要有机房设计和综合布线、网络平台、网络管理、网络安全、服务器、网络存储、网络应用、支撑平台及应用软件等技术。1机房设计和综合布线技术机房设计包含机房的选址、机房装修（三度要求）、防静电、电源和接地。结构化布线系统是网络联通的物理媒体，是在系统实施阶段应优先考虑的方面。结构化布线技术目前已经相当成熟。2网络平台技术我们把网络平台技术定义为保证网络端到端联通性的基本网络技术，网络平台技术主要包括局域网、城域网、广域网、TCPIP、路由协议等技术。,1.1.5网络系统集成的主要技术,3网络管理技术基于简单网络管理协议(SNMP)的一系列技术的统称，是对交换机、路由器、服务器、工作站等网上设备的管理，网络管理在中大规模网络中的作用更大。4网络安全技术包括访问控制、入侵检测、安全漏洞扫描、防火墙及网络防病毒在内的所有网络安全相关技术的总称。在当前网络规模不断扩大，网络接入的对象复杂多样的情况下，网络安全技术的现实意义十分突出。5服务器技术主要有硬件和软件两大方面。硬件方面，有基于RISC(精简指令集计算机)的CPU和基于CISC(复杂指令集计算机)的CPU之分；软件方面，则有UNIX系统和非UNIX系统之分。服务器是网络信息资源的提供者，故服务器技术也十分重要。,1.1.5网络系统集成的主要技术,6网络存储技术随着信息技术的广泛深入应用，对信息存储的要求也越来越高，主要体现在要求存储更多的信息、更安全地存储信息及更迅速地存取信息方面。网络存储技术就是解决这些问题的关键性技术。7网络应用技术网络应用技术主要是指依赖TCPIP网络技术的VoIP、视频会议、内容交换技术等基于网络层基本传输支持的技术。8支撑平台和应用软件开发技术软件的支撑平台是指诸如InternetIntranet基础服务、数据库平台等软件。应用软件指根据用户需求定制开发的软件平台。,1.2网络系统集成的体系框架,1.2.1环境支持平台1.2.2计算机网络平台1.2.3应用基础平台1.2.4网络应用系统1.2.5用户界面1.2.6网络安全平台,图1.4网络系统集成初步体系框架(由支撑与依赖构成的层次关系),1.2.1环境支持平台,1机房包括位于网管中心或信息中心用以放置网络核心交换机、路由器、服务器等网络要害设备的场所，还有各建筑物内放置交换机和布线基础设施的设备间、配线间等。机房和设备间对温度、湿度、防静电、防电磁干扰、防太阳暴晒等要求较高，在网络施工前要先行设计施工装修。2电源为网络关键设备提供可靠的电力供应。理想的电源系统是UPS，它有3项主要功能：稳压、备用供电和智能电源管理。供电电压长期不稳，对网络通信和服务器设备安全和寿命造成严重威胁，甚至破坏宝贵的业务数据。必须配备稳压电源或带整流器和逆变器的UPS电源。电力系统故障或其他灾害会造成网络设备掉电，损失有时是无法预料的。配备能够与网络通信设备和服务器接口的智能管理型UPS，断电时UPS会调用一个值守进程，保存现场数据并使设备正常关机。一个良好的电源系统是网络可靠运行的保证。,1.2.2计算机网络平台,1网络传输基础设施指信息通道，根据距离、带宽、电磁环境和地理形态的要求，可以是室内综合布线系统、建筑群综合布线系统、城域网主干光缆系统、广域网传输线路系统、微波传输和卫星传输系统等。2网络通信设备指通过网络基础设施连接网络节点的各类设备，通称网络设备，包括网络接口卡(NIC)、集线器(HUB)、交换机、三层交换机、路由器、远程访问服务器(RAS)、Modem设备、中继器、收发器、网桥和网关等。3网络服务器硬件和操作系统服务器是组织网络共享核心资源的宿主设备。网络操作系统则是网络资源的管理者和调度员。二者又是构成网络基础应用平台的基础。,1.2.2计算机网络平台（续）,4网络协议网络节点之间要正确地传送数据，必须在数据传输的速率、顺序、数据格式及差错控制等方面有一个约定或规则，这些用来协调不同网络设备间信息交换的规则称作协议。网络中每个不同的层次都有多种协议，如数据链路层有著名的CSMACD协议，网络层有著名的IP协议集以及IPXSPX协议等。5外部信息基础设施的互连和互通网络建设还停留在信息孤岛阶段(1995年)，各单位、各行业建立了很多物理上互不连通、应用上互不相容的网络。Internet的出现彻底改变了这种局面，当今，互连互通已成为建网的出发点之一，几乎所有的网络系统集成项目都能遇到内联(Intranet)和外联(Extranet)问题。,1.2.3应用基础平台,1数据库平台数据库系统是支撑网络应用的核心。小到人事工资档案管理、财务系统，中到全国联机售票系统，大到集团公司的数据仓库、全国人口普查和气象数据分析，数据库都担当着主要角色。可以这么说：哪里有网络，哪里就有数据库。网络数据库平台由3部分组成：RDBMS、SQL服务程序和数据库工具。目前比较流行的数据库系统有：Oracle、SyBase、MicrosoftSQLServer、IBMDB2等服务器产品。2Internet/Intranet基础服务是指建立在TCP/IP协议和Internet/Intranet体系基础之上，以信息沟通、信息发布、数据交换和信息服务为目的的一组服务程序，包括电子邮件(E-mail)、Web、文件传送(FTP)、域名(DNS)等服务。如今每当这组服务程序投入正常运行，就基本标志着网络工程的结束。,1.2.3应用基础平台（续）,3网络管理平台根据所采用网络设备的品牌和型号的不同而不同，但大多数都支持SNMP协议，建立在HPOpenView网管平台基础上。为了网管平台的统一管理，习惯上大家都在一个网络中尽量使用一家网络厂商的产品。4开发工具是指为建造具体网络应用系统所采用的软件通用开发工具，主要有3类。(1)数据库开发工具：根据具体应用层次又分为通用数据定义工具、数据管理工具和表单定义工具，如PowerBuilder和JetForm等。(2)Web平台应用开发工具：包括HTMLXML标准文档开发工具(如FrontPage)、Java工具(JavaShop)和ASP开发工具(如MicrosoftInterDev)等。(3)标准开发工具：如Delphi、VisualBasic、VisualC+、Java等。,1.2.4网络应用系统,是指以网络基础应用平台为基础，系统集成商为建网单位开发或建网单位自行开发的通用或专有应用系统，如财务管理系统、ERP-II系统、项目管理系统、远程教学系统、股票交易系统、电子商务系统、CAD/CAM系统和VOD(视频点播)系统等。网络应用系统的建立，表明网络应用已进入成熟阶段。,1.2.5用户界面,在网络中，基础服务程序和网络应用系统程序一般都处于服务器端。那么用户端的操作界面如何?1客户/服务器(C/S)平台界面应用系统程序分为客户端和服务端两部分，分别可定义各自的操作系统平台。客户端主要承担界面交互、查询请求和显示结果，服务端则处理客户端请求并返回结果。每次软件升级都要分别更换(安装)服务端和客户端，如果客户端工作站数目很多，很累2Web平台界面又称浏览器/服务器(B/S)平台界面。其特点是：任凭服务端千变万化，客户端只要安装IE或Netscape浏览器就行了。软件升级，服务端一次搞定。3图形用户界面(GUI)即Windows98/2000系列操作系统下运行的基于视窗的任务界面，与Windows单机版没什么区别，仅把服务端作为文件系统，且API调用较多。与Windows98/2000操作系统捆绑太紧，离开Windows便无法运行。,1.2.6网络安全平台,网络安全贯通系统集成体系框架的各个层次。网络的互通性和信息资源的开放性都容易使不法分子钻空子。不断增长的网络外联应用，使得安全更让人担忧。作为系统集成商，在网络方案中一定要给用户提供明确的、翔实的解决方案，但安全和效率永远是最大的矛盾。网络安全的主要内容是防信息泄漏和防黑客入侵，主要措施如下：(1)应用层，通过用户身份认证来授予用户对资源的访问权，其手段是在网络中开通证书服务器，或使用微软的证书服务。安全级别最低。(2)网络层，使用防火墙技术来分割内外网，使用包过滤技术跟踪和隔离有不良企图者。安全级别中等。(3)数据链路层，使用信道或数据加密传输技术来传送主要信息，但密钥可能被破译。安全级别较高。(4)物理层，实施内外网物理隔离。安全级别最高，但谁也别想上Internet。常用于军方的网络。,1.3合格的网络系统集成商,1.3.1经销商、系统集成商和应用开发商1、经销商（市场推广、营销、售后技术支持，解决方案）2、系统集成商（有能力为用户量身打造网络及应用系统集成的综合方案）3、应用开发商（应用软件开发和销售）1.3.2系统集成商的组织结构1.