管理信息系统技术基础

1、第三章第三章 管理信息系统的管理信息系统的 技术基础技术基础 第二章第二章 管理信息系统的技术基础管理信息系统的技术基础 n 第一节第一节 数据处理技术数据处理技术 n 第二节第二节 数据库技术数据库技术 n 第三节第三节 计算机网络技术计算机网络技术 n 第四节第四节 云计算云计算 第一节第一节 数据处理数据处理 一、数据处理的主要目的一、数据处理的主要目的 二、数据处理的基本内容二、数据处理的基本内容 三、数据处理的发展过程三、数据处理的发展过程 四、数据的组织四、数据的组织 l把数据转换数据转换成便于便于观察分析、传送或进一步处理的形形 式。式。 l从大量的原始数据原始数据中抽取抽取部分

2、数据，推导推导出对人们有 价值价值的信息以作为行为和决策的依据。 l利用计算机科学地保存保存和管理管理经过处理（如校验、整 理等）大量数据，以便人们能方便而充分地利用这些宝 贵的信息资源。 一、数据处理的主要目的（一、数据处理的主要目的（4747页）页） l数据收集 l数据转换 l数据的筛选、分组和排序 l数据的组织 l数据的运算 l数据存储 l数据检索 l数据输出 进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题： 1.数据以何种方式存储何种方式存储在计算机中？ 2.采用何种数据结构何种数据结构能有利于数据的存储存储和取用取用？ 3.采用何种方式何种方式从已组

3、织好的数据中检索数据检索数据？ 二、数据处理的基本内容（二、数据处理的基本内容（4747页）页） 第一节第一节 数据处理数据处理 一、数据处理的基本内容一、数据处理的基本内容 二、数据处理的发展过程二、数据处理的发展过程 三、数据的组织三、数据的组织 二、数据处理的发展过程二、数据处理的发展过程 （1 1）简单应用简单应用 (20(20世纪世纪5050年代以前年代以前) ) （2 2）文件系统文件系统 (50(50年代后期到年代后期到6060年代中期年代中期) ) （3 3）数据库系统数据库系统 (60(60年代后期开始年代后期开始) ) （1 1）数据处理）数据处理简单应用，以科学计算为主简

4、单应用，以科学计算为主 应用程序应用程序1 应用程序应用程序2 应用程序应用程序N 数据组数据组1 数据组数据组2 数据组数据组N 主要特点：主要特点： （1 1）数据不独立，是）数据不独立，是 程序的一部分，数据随程序的一部分，数据随 程序一道输入内存，计程序一道输入内存，计 算完后撤出计算机，不算完后撤出计算机，不 能保存。能保存。 （2 2）无）无OS,OS,无管理数据无管理数据 的软件的软件 （3 3） 没有管理数据的没有管理数据的 专门软件。专门软件。 （2 2）文件系统文件系统 (50(50年代后期到年代后期到6060年代中期年代中期) ) 按一定的规则将数据按一定的规则将数据 组

5、织成为一个文件，文组织成为一个文件，文 件内部数据有结构，但件内部数据有结构，但 文件之间无法实现关联文件之间无法实现关联 操作；操作； 在文件系统中，文件在文件系统中，文件 数据的建立、存取、查数据的建立、存取、查 询、插入、删除和修改询、插入、删除和修改 等所有操作，都要程序等所有操作，都要程序 来实现。来实现。 主要特点：主要特点： （1 1）数据管理方面，程序与数据有了一定的独立性）数据管理方面，程序与数据有了一定的独立性， 可独立保存。能以文件为单位共享数据，但数据还是可独立保存。能以文件为单位共享数据，但数据还是 面向应用的。面向应用的。 （3 3）数据和程序独立性仍不高，一旦数据

6、逻辑结构）数据和程序独立性仍不高，一旦数据逻辑结构 改变，必须修改文件结构的定义及其应用程序。改变，必须修改文件结构的定义及其应用程序。 程序程序1文件1 . . . 文件2程序程序2 . . . 程序程序n 文件n 文件文件 管理管理 系统系统 C语言中结构体定义 输入函数：输入函数：scanfscanf（从键盘输入）（从键盘输入） 通过循环语句输入学生数据通过循环语句输入学生数据 getcgetc（从文件读入数据）（从文件读入数据） 输出函数：输出函数：printfprintf, , putcputc 假定档案室、教学管理部门和学生工作部门在文 件系统下已建立如下三个文件： （1）学生基本

7、情况文件 （2）学生成绩文件 （3）奖惩文件 在上述三个数据文件中，存在哪些问题？在上述三个数据文件中，存在哪些问题？ 文件系统的实例文件系统的实例以学校对学生管理为例以学校对学生管理为例 学号姓名性别 年龄 政治面貌专业 入学成绩 学号姓名专业课程名 成绩 学分学期 学号姓名专业政治面貌 奖惩日期 存在以下三个问题：存在以下三个问题： (1) (1) 数据大量重复。数据大量重复。 (2) (2) 文件的逻辑结构改变必须改变程序。文件的逻辑结构改变必须改变程序。 因为文件的逻辑结构在应用程序中定义（例如 PASCAL或C语言的。 (3)(3)文件之间的关联不能反映出来。文件之间的关联不能反映出

8、来。 以文件为单位，文件是独立的，文件仅反映自 身的信息而不能反映文件之间的联系。 文件系统存在的问题文件系统存在的问题 （3 3）数据库管理）数据库管理 程序程序1 程序程序2 程序程序n 逻辑文件逻辑文件1 逻辑文件逻辑文件2 逻辑文件逻辑文件n . . . . . . 数数 据据 库库 数据库管理方式示意图 数据库中的某数据库中的某 个子集个子集 数据结构化数据结构化 数据共享数据共享, 可以实现以数据项为单位的共享数据项为单位的共享 数据冗余小数据冗余小 用户取数据库的某个子集；数据可能出现在不同的逻 辑文件中，但实际的物理存储可以只出现一次 为用户提供了使用方便的用户接口为用户提供了

9、使用方便的用户接口 （查询语言、终端命令、程序方式） 数据库管理的特点数据库管理的特点 第一节第一节 数据处理数据处理 一、数据处理的基本内容一、数据处理的基本内容 二、数据处理的发展过程二、数据处理的发展过程 三、数据的组织三、数据的组织 数据项数据项 o 是组成数据系统的有意义的最小基本单位。它的作用 是描述一个数据处理对象的某些属性。 记录记录 o 与数据处理的某一对象有关的一切数据项构成了该对 象的一条记录。记录中能惟一地标志该记录的数据项 称作主键。 数据文件数据文件 o 相关（同类）记录的集合称为文件。 数据库数据库 o 按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数据 库。 三、数

10、据组织三、数据组织 1.1.数据组织的相关概念数据组织的相关概念 三、数据组织三、数据组织 2.2.数据结构数据结构 数据数据 结构结构 逻辑结构：逻辑结构： 指数据间的 逻辑关系。 物理结构物理结构（存储结构）： 指数据元素在计算机存 储器中的存储方式。 线性结构：线性结构： 线性表，包括堆栈、队列、字符串等 非线性结构：非线性结构：包括树、图等 顺序存储顺序存储 链接存储链接存储 索引存储索引存储 散列存储散列存储 见见“指针与链指针与链” 见教材见教材50页页 p 结点（结点（NodeNode）的含义）的含义 一个结点可以是一个字符、也可是一个记录。一个结点可以是一个字符、也可是一个记录

11、。 p 线性表的结点按逻辑次序放在一组连续的存储单元里。 若开始结点的存放位置为LOCLOC（K K1 1) ),每个结点占用空间结点占用空间大小为 L L，则第i个结点KiKi的存放位置存放位置为： LOC(Ki) = LOC（K1)+L*(i-1) p 线性表的插入和删除：线性表的插入和删除：见图3-4 *顺序表的查找效率高，但插入和删除的效率低，适合于经 常查询但数据变动较小的基础数据存储 3.3.顺序存储的线性结构顺序存储的线性结构顺序表顺序表 p 结点的结构结点的结构 p 链式存储的线性表结构链式存储的线性表结构 见图3.1,3.2,3.3 p 链式存储的线性表操作：链式存储的线性表

12、操作： 插入、删除 见图3.5 查找（读取数据） 4.4.链式存储的线性结构链式存储的线性结构指针和链指针和链 5.树结构（树结构（51页）页） 6.索引存储索引存储 索引文件：索引文件：142-145页页 顺序文件：顺序文件：143 顺序文件记录的查找：顺序文件记录的查找： uLOC(Ki) = LOC（K1)+L*(i-1) 前提要知道查找的是第几条记录前提要知道查找的是第几条记录 如不知道是第几条，则需要对搜索键在数据如不知道是第几条，则需要对搜索键在数据 表中一一比较表中一一比较 u排好序的顺序文件，可采用折半查找排好序的顺序文件，可采用折半查找 杂凑法杂凑法（散列存储）（散列存储）：

13、通过杂凑函数杂凑函数 (hashing function)将元素值元素值转换成存储该元素的位置索引值 假设有一杂凑函数为h (key) = key % MAX，其中 MAX为数组的存储空间个数，若有一数组声明为 a15，现有五条数据如下：32, 14, 30, 54, 17， 将这五个值代入杂凑函数： h(32) = 32 % 15 = 2 h(14) = 14 % 15 = 14 h(30) = 30 % 15 = 0 h(54) = 54 % 15 = 9 h(17) = 17 % 15 = 2 上面算出来的杂凑值就是我们要存入数组中的位置： 假设我们要查找数据54时，就将54代入杂凑函数

14、 中运算，得到h(54)=54%15=9，所以就直接到a9 去查找数据即可，不必再一一查找了。 第二章第二章 管理信息系统的技术基础管理信息系统的技术基础 n 第一节 数据处理技术 n 第二节 数据库技术 n 第三节 计算机网络技术 n 第四节 云计算 数据库是以一定的数据库是以一定的组织方式组织方式存储在一起的存储在一起的相关数据相关数据的的 集合集合。能以最佳的方式，。能以最佳的方式，最少的数据冗余最少的数据冗余为多种应用服务，为多种应用服务， 程序与数据具有较高的独立性。程序与数据具有较高的独立性。 一、数据库的构成（一、数据库的构成（53页）页） 计算机系统计算机系统 数据库数据库 数

15、据库管理系统（数据库管理系统（DBMS) 人员（包括哪些）人员（包括哪些） l系统设计开发人员：数据库及应用程序的设计与开发系统设计开发人员：数据库及应用程序的设计与开发 l数据库管理人员数据库管理人员 l一般用户一般用户 第二节第二节 数据库技术数据库技术 二、数据库的工作方式二、数据库的工作方式 查询处理程序查询处理程序 应用程序应用程序 报表生成程序报表生成程序 应用程序应用程序 输入输入 数 据 库 工 作 方 式 三、数据模型 概念模型、数据模型（见第七章第七节） 数据库设计 （146-154页） 四、数据操作（略） 五、数据保护 数据库技术数据库技术 数据库的设计数据库的设计 从事

16、物的特性到计算机中的具体表示经历的三个阶段： （1)1)数据库所表达的概念的描述（概念模型：数据库所表达的概念的描述（概念模型：E-RE-R图）图） （2 2）数据库逻辑数据的描述）数据库逻辑数据的描述 逻辑模型：层次模型、网状模型、关系模型逻辑模型：层次模型、网状模型、关系模型 关系模型: 涉及关系的规范化 （3 3）物理存储介质中的数据描述（物理模型）物理存储介质中的数据描述（物理模型） 1.概念模型（146页） （1 1）主要概念）主要概念 实体 属性 联系： o 实体内部的联系，如组 成实体的各属性之间的 关系； o 实体之间的联系 概念概念 设计设计 逻辑逻辑 设计设计 实体记录 属

17、性字段（或数 据项） 实体集文件 实体标识符键 （2）概念模型的设计 采用实体联系模型实体联系模型（Entity Relationship, E-R）来表示概念模型。 E-R模型以图形来表示实体及其联系，因 此也称为E-R图。E-R图的三个基本成分： 实体，用矩形表示。 联系，用菱形表示。 属性，用椭圆表示。 实体实体 联系联系 属性属性 AnIntroductiontoDatabaseSystenm 二元联系的表示方法 班长 任职 班级 1 1 1:1联系 学生 选修 课程 m n m:n联系 班级 组成 学生 1 n 1:n联系 实体型1 联系名 实体型2 AnIntroductionto

18、DatabaseSystenm 完整E-R图表示 例：设某学校教务系统主要任务是管理学生、课程和学 生选修课程的情况，设计能反映这一概念的E-R模型。 学生课程 课程号 课程名学时数 出生日期性别 姓名学号 成绩 选修 mn E-R模型的优点： 简单，容易理解，与计算机无关，用户容易接受。 如果联系也具有属性， 也要在图上标明 AnIntroductiontoDatabaseSystenm 两个以上实体型间的联系 课程 讲授 教师 p m 参考书 n 供应商 供应 项目 m m 零件 p 3个实体型间的m:n联系 供应量 AnIntroductiontoDatabaseSystenm 同一实体

19、集内各实体间的联系 o 一对多联系 n 实例：职工实体集内部领导与被领导的联系，领导者可 以领导多个被领导者，被领导者只有一个顶头上司，对 于一个具体职工而言他既可能是其他职工的领导者，又 可能被别的职工领导 职工 领导 1n 同一实体型内 部的1:n联系 职工实体集的属性：工号，姓名，性别， 出生日期，工作日期，职称，工资 另：在“领导”联系中有个“民意测验” 属性，用来存放职工对领导的满意度 完整的ER图？ AnIntroductiontoDatabaseSystenm 职工 领导 1n 同一实体型内 部的1:n联系 工号姓名性别 出生 日期 工作 日期职称工资 民意测验 2.数据模型（逻

20、辑模型，149页） 实现概念模型的数据模型主要有: 层次、网状、关系和对象模型层次、网状、关系和对象模型等四种。 关系模型用二维表表示实体集。 如，149页表7.5 o 关系：一个关系对应于一张二维表 o 元组：表中一行称为一个元组 o 属性：表中一列称为一个属性 o 主码：唯一的标志一个元组 o 厂长（厂长（身份证号身份证号，姓名，性别，年龄，姓名，性别，年龄，厂号厂号，任期），任期） o 工厂（工厂（厂号厂号，厂名，地址），厂名，地址） 注：将联系的属性添加到某个实体中去注：将联系的属性添加到某个实体中去 厂长厂长 工厂工厂管理管理 身份证号身份证号 姓名姓名 性别性别 任期任期 地址地址

21、 厂名厂名 厂号厂号 年龄年龄 11 E-R概念模型转换成关系模型：1对1 一对多一对多 o 仓库（仓库（仓库号仓库号，地点，面积），地点，面积） o 商品（商品（商品号商品号，商品名，价格，商品名，价格，仓库号，仓库号，数数 量）量） 注：将联系的属性、一方的主键放在多方注：将联系的属性、一方的主键放在多方 仓库仓库 商品商品存放存放 仓库号仓库号 地点地点 数量数量 价格价格 商品名商品名 商品号商品号 面积面积 n 1 o 学生（学生（学号学号，姓名，性别，班级），姓名，性别，班级） o 课程（课程（课程号课程号，课程名，学时数），课程名，学时数） o 教师（教师（教师编号教师编号，姓名

22、，职称），姓名，职称） o 学习（学习（学号学号，课程号课程号，成绩），成绩） o 任课（任课（课程号课程号，教师编号教师编号，周学时），周学时） 学生学生 教师教师 学习学习 学号学号 姓名姓名 课程名课程名 职称职称 姓名姓名 教师编号教师编号课程号课程号 n m 学时数学时数 课程课程 n 任课任课 成绩成绩 周学时周学时 性别性别 班级班级 m 供应商供应商 供应供应 项目项目 m m 零件零件 p 供应量供应量 供应商号供应商号 供应商名供应商名 地址地址 电话号码电话号码 账号账号 项目号项目号 预算预算 开工日期开工日期 零件号零件号 名称名称 规格规格 单价单价 仓库仓库 库存

23、库存 零件零件 m m 职工职工 m 库存量库存量 仓库号仓库号 面积面积 电话号码电话号码 零件号零件号 名称算名称算 规格规格 职工号职工号 姓名姓名 年龄年龄 职称职称 工作工作 1 单价单价 领导领导 1 n 3.3.关系的规范化关系的规范化 数据冗余数据冗余 数据更改麻烦，容易出错 操作异常操作异常 增加一门新课程，若还没 人选，则插入异常。 学号课程号课程名教师名 S2C4高等数学吴因 S4C4高等数学吴因 S6C4高等数学吴因 S6C2英语徐清 S4C2英语徐清 S8C6VB张军 例：设有一个关系模式例：设有一个关系模式R（学号学号，课程号，课程名，教师名，课程号，课程名，教师名

24、） R1（学号学号，课程号），课程号）R2（课程号课程号，课程名，教师名），课程名，教师名） 如果用下面两个关系模式如果用下面两个关系模式R1和和R2代替代替R 函数依赖概念 函数依赖是指关系中属性之间取值的依赖情况。 o 假定关系R（A，B，C）中，当A有一取值 时，便惟一对应一个B值和C值，则称B和C依 赖于A，或A决定了B或C，简记为AB， AC。 R（A，B，C） 函数依赖的类型 1. 1. 关系中可能存在的不同关系中可能存在的不同 o 完全函数依赖完全函数依赖 o 部分函数依赖部分函数依赖 o 传递函数依赖传递函数依赖 R（A，B，C，D，E） （学号学号，课程号课程号，成绩），成绩

25、） （教师代码教师代码，姓名，职称，姓名，职称，研究课题号研究课题号，研究课题名），研究课题名） （学号学号，姓名，专业，系办电话），姓名，专业，系办电话） （1） 第一范式（第一范式（1NF） （151页） 如果关系如果关系R的每个的每个r的属性值都是不可分的原的属性值都是不可分的原 子值，那么子值，那么R是第一范式的模式。是第一范式的模式。 满足满足1NF的关系为规范化关系；否则为非规的关系为规范化关系；否则为非规 范化关系。范化关系。 1NF是关系模式应具备的最起码条件。是关系模式应具备的最起码条件。 2. 第二范式（2NF） 满足满足1NF1NF的关系，并且不存在非主属性对主键的的关系

26、，并且不存在非主属性对主键的 部分函数依赖，则称属于第二范式的模式。部分函数依赖，则称属于第二范式的模式。 教师关系（教师关系（教师代码教师代码，姓名，职称，姓名，职称，研究课题研究课题 号号，研究课题名），研究课题名） 存在数据冗余、存在数据冗余、修改麻烦修改麻烦 、更新异常更新异常 教师关系（教师关系（教师代码教师代码，姓名，职称），姓名，职称） 课题关系（课题关系（研究课题号研究课题号，研究课题名），研究课题名） 教师与课题关系（教师代码，研究课题号）教师与课题关系（教师代码，研究课题号） 3. 第三范式（3NF） 满足2NF的关系，并且不存在非主属性对主键的传 递函数依赖，则称属于第三

27、范式的模式。 （例1）Student(学号，姓名, 年龄，性别，系 别，系办地址、系办电话) （例2）产品关系产品关系（产品代码，产品名，生产厂商， 生产厂地址） 存在数据冗余、修改麻烦 产品关系（产品代码，产品名，生产厂商） 生产厂关系（生产厂商，生产厂地址） （二）数据库设计（二）数据库设计 o 数据库的概念结构设计数据库的概念结构设计 E-R模型 o 数据库的逻辑结构设计数据库的逻辑结构设计 E-R模型转化为关系数据模型 应符合第三范式（3NF）的要求 o 数据库的物理结构设计数据库的物理结构设计 选定合适的存储结构和存取方法 库文件的组织形式：顺序、索引 存储介质的分配：高速存储、低速

28、存储 存取路径的选择: 数据库设计与系统开发阶段对照见数据库设计与系统开发阶段对照见152152页图页图7.87.8 补充：数据仓库补充：数据仓库 o 数据仓库是存储公司管理层认为有潜在利用价 值的当前当前和历史历史数据的数据库。这些数据来自 多个核心操作交易系统，如销售、客户、生产 等系统，也包含了网上交易数据，经数据仓库数据仓库 合并和统一标准后合并和统一标准后，可供全公司进行管理分析 和决策使用。 数据仓库的操作流程v 案例：美国国内税务署利用数据仓库揭露税务诈骗案例：美国国内税务署利用数据仓库揭露税务诈骗 o 美国国内税务署（IRS)是征税和执行税法的部门，自19 世纪60年代成立以来

29、，IRS处理的数据随着人口的增长 呈数量级递增，任何信息系统的管理不善都会给联邦 政府的税收造成巨大损失。幸运的是，IRSIRS和和SybaseSybase软软 件件合作，建立了数据仓库数据仓库，这种数据仓库也称交互式 数据仓库（简称CDW),极大地提高了效率，通过追征拖 欠税款的纳税人，也提高了税收额。 o CDW可以存储长达七年存储长达七年的个人个人和企业报税单企业报税单数据，每 年4万亿个人和企业税务数据上传到该系统中。数据仓 库中的数据库都是相关的数据库都是相关的，有数十亿行和200多个列， 都和关系表以及其他附件有着紧密联系。IRS研究人员 现在利用准确一致的数据源，可以一次性分析上

30、百万 甚至数十亿记录。 CDW的启用极大地提高了IRS管理和利用数据的能力， 因此，IRS现在可以回收回收旧系统下损失的数百亿美元税收数百亿美元税收 ，如2006年，经过140万次对纳税人少报税款的审查，共 为IRS增加了592亿美元的税收。 利用数据仓库，分析师可以分析出哪类人最容易在税务 上作假，比如： 离婚的夫妻双方同一年都在申报单里填上孩子抚养； 或者一些人滥用劳动收入税收减免： 或者滥用小企业税收庇护； 还有一些贷款念完大学的毕业生延期纳税等。 数据仓库缩短了追踪错误信息的时间，仅需几个小时就可 以分析出六到八个月的数据信息。 第二章第二章 管理信息系统的技术基础管理信息系统的技术基

31、础 n 第一节 数据处理技术 n 第二节 数据库技术 n 第三节 计算机网络技术 n 第四节 云计算 1.OSI与TCP/IP协议的体系层次是怎么划分的，每层的功 能是什么? 2.网络通讯设备主要有哪些?每种设备的功能主要是什么? 2.IPv4的表示形式，类型，每种类型可以服务什么样的局 域网? 3什么是网关，什么是域名服务器? 4.IPv4为什么要升级为IPv6?如何实现从v4到v6的过渡? 本节难点： 第三节 计算机网络技术 n 一、计算机网络的概念 n 二、计算机网络的组成 n 三、传输介质 n 四、常见的网络互联设备 n 五、互联网的接入方式 n 六、计算机网络体系结构 n 七、计算机

32、网络的分类 n 八、典型的网络通信技术（略） n 九、Internet/Intrenet/Extranet 1.1.概念概念 o定义：定义：用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和 其他网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。 o几个重要概念几个重要概念 网络介质网络介质 传输数据的物理通道。有同轴电缆、双绞线、光纤、 微波、卫星信道等。 协议：协议：网络设备间进行通信的一组约定。 链路：链路：两个相邻结点之间的通信线路。 一、计算机网络的概念一、计算机网络的概念 第三节 计算机网络技术 n 一、计算机网络的概念 n 二、计算机网络的组成 n 三、传输介质 n 四、计算机网络体系结构

33、n 五、常见的网络互联设备 n 六、互联网的接入方式 n 七、计算机网络的分类 n 八、典型的网络通信技术（略） n 九、Internet/Intrenet/Extranet 资源子网资源子网 计算机（包括主机与终端）、软件、信息资源 主要完成数据处理功能： 通信子网通信子网 通信线路通信线路 其他通信设备组成其他通信设备组成 网络通讯处理机:如路由器、集线器等 主要完成数据的传输、转发等功能 第三节第三节 计算机网络计算机网络 二二.计算机网络的组成计算机网络的组成 计算机网络的组成计算机网络的组成 第三节 计算机网络技术 n 一、计算机网络的概念 n 二、计算机网络的组成 n 三、传输介质

34、 n 四、计算机网络体系结构 n 五、常见的网络互联设备 n 六、互联网的接入方式 n 七、计算机网络的分类 n 八、典型的网络通信技术（略） n 九、Internet/Intrenet/Extranet 三、传输媒介三、传输媒介 _双绞线双绞线 o把两根绝缘的铜导线按一定密度 互相绞在一起，可以降低信号干扰 的程度，每一根导线在传输中辐射 的电波会被另一根线上发出的电波 抵消。 “双绞线”的名字也是由此而来。 o可用于传输模拟信号和数字信号 模拟信号，保密性差，抗干扰能力弱 数字信号，加强了通信的保密性，提高了抗干扰能力，但占用频道较 宽，技术复杂。 o抗干扰性以及传播带宽不及同轴电缆和光纤

35、，价格上也 便宜多。 同轴电缆同轴电缆 由绕同一轴线的两个导体所组成。 .基带同轴电缆基带同轴电缆仅用于数字传输数字传输，数据传输速率最高可达10Mbps。 .宽带同轴电缆宽带同轴电缆，既，既可用于模拟信号模拟信号（有线电视网），也可用于数，也可用于数 字信号字信号传输。 .比双绞线贵，比光纤便宜。比双绞线贵，比光纤便宜。 机顶盒：机顶盒：将数字信号解码解密并转化为模拟型号，适合模拟电视机播放 数字电视一体机：数字电视一体机：带视密卡（大卡），再插入用户的节目卡，不需机顶盒 和额外的遥控 光纤光纤 光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层光纤由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层 构成的。构成的

36、。 光纤利用光传播中的折射原理进行信号的传播光纤利用光传播中的折射原理进行信号的传播 光纤光纤 （1 1）物理特性与传播特性：）物理特性与传播特性： 在计算机网络中均采用两根光纤(一来一去)组成传输系统。 有多模和单模两种方式。（所谓“模”是指以一定角速度 进入光纤的一束光 ） （2 2）优点：）优点： 通信容量大，传播距离远通信容量大，传播距离远。 传输速率已由当初的140MB/S发展到2.5GB/S、 42.5GB/S、162.5GB/S甚至更高。一对纤芯可开通3万 条、12万条、48万条甚至向更多话路发展。可以在6-8公里 的距离内不用中继器传输。 抗干扰性：抗干扰性：不受噪声或电磁影响

37、，适宜在长距离内保持高 数据传输率。 光纤光纤 安全性安全性：光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易 暴场所。) 重量轻，体积小重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线， 其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆，直 径为0.5英寸，重量45P(镑）/KM。（1镑=0.907 斤） 使用环境温度范围宽。使用环境温度范围宽。 化学难腐蚀，使用寿命长化学难腐蚀，使用寿命长。 缺点：缺点：价格比同轴电缆和双绞线都贵。 无线无线微波通信微波通信 利用频率为2GHZ至40GHZ的电磁波作为传输媒 介。频率高，可同时传送大量信息。 由于微波是沿直线传播的而地球表面有一定弧度， 在

38、实现远距离微波通信时，要每隔50KM左右设一座微 波中继站。 卫星通信卫星通信 是利用地球同步卫星作为中继来转发微波信是利用地球同步卫星作为中继来转发微波信 号的一种特殊微波通信形式。卫星通信可以克服号的一种特殊微波通信形式。卫星通信可以克服 地面微波通信距离的限制，三个同步卫星可以覆地面微波通信距离的限制，三个同步卫星可以覆 盖地球上全部通信区域。盖地球上全部通信区域。 第三节 计算机网络技术 n 一、计算机网络的概念 n 二、计算机网络的组成 n 三、传输介质 n 四、计算机网络体系结构 n 五、常见的网络互联设备 n 六、互联网的接入方式 n 七、计算机网络的分类 n 八、典型的网络通信

39、技术（略） n 九、Internet/Intrenet/Extranet 四、计算机网络体系结构（四、计算机网络体系结构（59页）页） 1.1.计算机网络体系结构的含义计算机网络体系结构的含义 计算机网络的各层及其协议的集合即规定了计算机 网络应该设置哪几层，每层应提供哪些服务。 协议：协议：对消息进行格式化、排序、压缩和检错时所采用的 一系列规则的总称。 2.2.开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RMOSI/RM） 国际标准化组织ISO于1978年提出了“开放系统互联 参考模型”OSI/RM。 ISO将整个通信功能划分为七个层次将整个通信功能划分为七个层次 发送主机发送主机

40、接收主机接收主机 物理媒体物理媒体 通信交换结点 只有最低3层 中继开放系统 每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路 层 物理层 物理连接 在物理层的基础上，建立相邻结点相邻结点之间的数据链路， 并将数据包帧化数据包帧化，在数据包上增加下一个节点的MAC 解决路径选择，使不相邻结点不相邻结点之间的数据能够正确传 送。同时将传输层传过来的数据段增加头部数据段增加头部（即本地、 接受地的IP信息信息），成为数据包数据包 利用传输层提供的服务，使应用建立和维持会话建立和维持会话，并 能使会话获得同步使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话

41、 在通信失效时从校验点继续恢复通信。 为用户提供OSI环境下的各种应用服务，建立应用程 序包，如文件传输、电子邮件等 定义了如何表示数据. 不同品牌的计算机对字符和数字符和数 字的表示字的表示不一致,表示层把它们统一起来。 解决的是计算机程序程序到计算机程序程序之间的 通信问题，即“端端”到到“端端”的通信。 同时，在发送方，传输层将应用程序发送 的消息分割成较小的块，仅给每个块加上 一个头部(如每一块的顺序号）成为数据段数据段。 然后，传递给网络层。 在接收方则反之。 OSIOSI体系结构体系结构 TCP数据段、数据段、IP数据包、数据帧数据包、数据帧 TCPTCP数据段：数据段：TCP头部

42、+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端 口号、顺序号、确认号、校验字等) 端口端口：一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服 务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址 来实现。因此，需要通过“IPIP地址地址+ +端口号端口号”来区分不同的服务。 端口号即为识别服务类别而服务的。 例如例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTPFTP服务器的TCP端口号是 2121，每个TelnetTelnet服务器的TCP端口号都是2323，每个httphttp服务器的端 口号都是8080。 IPIP数据包：数据包：IP头部TCP数据信息 (IP头包括源和目标主机源和目标

43、主机IPIP地地 址、类型等址、类型等) 数据帧：数据帧：帧头IP数据包帧尾 (帧头帧头包括源和目标主机MACMAC 地址地址及类型, 帧尾是校验字) 传输层传输层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 网络层网络层 数据数据 数据数据传输层报头传输层报头 数据数据网络层报头网络层报头 数据数据数据链路层报头数据链路层报头 0101110101001000010 表示层表示层 应用层应用层 会话层会话层 数据段数据段 Segment 数据包数据包 Packet 比特比特 Bit 数据帧数据帧 Frame 协议数据单元协议数据单元 端口号端口号 源源IP+目的目的IP 上层协议上层协议 源源MAC

44、+目的目的MAC 将数据帧转换成高低电将数据帧转换成高低电 平，即平，即“0”或或“1”代码代码 数据封装 发送数据的过程，就是发送数据的过程，就是 一个数据封装的过程一个数据封装的过程 数据数据 网络层报头网络层报头 + 传输层报头传输层报头 + 数据数据 数据链路层报头数据链路层报头 传输层报头传输层报头+ 数据数据网络层报头网络层报头 数据数据传输层报头传输层报头 0101110101001000010 传输层传输层 数据链路层数据链路层 物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层 应用层应用层 会话层会话层 数据拆封 接收数据的过程，就是一个数据拆封的过程接收数据的过程，就是一个数据拆封

45、的过程 IPIP地址地址= =网络地址网络地址+ +主机地址主机地址 TCP/IPTCP/IP与与OSIOSI参考模型的对应关系参考模型的对应关系 3.TCP/IP网络体系结构网络体系结构 TCP、IP协议是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议， 人们将TCP、IP及其相关协议称为TCP/IP体系结构。采用四层结 构，是目前Internet采用的实际标准 TCP/IPTCP/IP协议集协议集 o TCP/IPTCP/IP是一个通信协议集的缩写，它是一个完整的协议簇，由是一个通信协议集的缩写，它是一个完整的协议簇，由 若干个协议构成一个网络协议体系若干个协议构成一个网络协议体系 Addres

46、sResolutionProtocol InternetControlMessageProtocol TransmissionControlProtocolUserDatagramProtocol 面向连接、端到端和可靠的数据包发送不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能 SimpleMail Transfer Protocol Network File System TCP/IPTCP/IP体系中最重要的两个协议：体系中最重要的两个协议： （1 1）TCPTCP（传输控制协议）（传输控制协议）：指用以实现在收发数 据的计算机之间建立网络连接的协议。 在发送端：在发送端：负责将数据分解成数据段，

47、在数据段（包） 头部加上发送和接收结点的名称和其他信息； 在接收端在接收端：负责将收到的数据包重新组装成文件。 （2 2）IPIP（网际协议）（网际协议）：用以实现Internet地址解析 的网络协议。主要任务是选择正确的传输路径，并提 供相邻结点之间的数据传送。 4.IP4.IP地址地址 IPv4IPv4IPv6IPv6 IPv4IPv4：由32位二进制构成，通常表示为4个独立的用 点隔开的十进制数字。 表示方法：表示方法： 8位二进制 8位二进制 8位二进制 8位二进制 1（28-1）. 1（28-1）. 1（28-1）. 1（28-1） 二进制二进制 十进制十进制 举例举例 110010

48、10 11000000 00100000 01100100 00 二进制二进制 十进制十进制 IP地址地址 IP地址的类型 IP地址中包含了两部分信息： 网络地址网络地址（Network ID）：用以标识主机所在的逻 辑网络； 主机地址主机地址（host ID）：用以识别该网络中的一台主 机 为了根据不同的网络规模来合理分配IP地址，通常 将IP地址分为几个基本的类别：A、B、C、D、E。 到到5555为为A A类：主要分配给具有大量主机而类：主要分配给具有大量主机而 局域网络数量较少的大型

49、网络局域网络数量较少的大型网络 128.0.0.0到到191.25555.255.255为为B B类：一般用于国际性大公司和类：一般用于国际性大公司和 政府机构政府机构 192.0.0.0到到223.255.25555.255为为C C类：用于一般小公司、校园网、类：用于一般小公司、校园网、 研究机构等研究机构等 D和E类网络，属于特殊用途，如警用和军用等，不向民用开放 - 武汉大学 两个特别的IP地址： （1 1） 回送地址：回送地址：A A类网络号类网络号

50、127127是一个保留地址，用于网络软网络软 件测试件测试以及本地机进程间通信本地机进程间通信，叫做回送地址，不出现在任何 网络上。作用： u 一是测试本机的网络配置，能PING通说明本机的 网卡和IP协议安装都没有问题； u 另一个作用是某些SERVER/CLIENT的应用程序在运行时 需调用服务器上的资源，一般要指定SERVER的IP地址， 但当该程序要在同一台机器上运行而没有别的SERVER时 就可以把SERVER的资源装在本机，SERVER的IP地址设为 也同样可以运行。 （2 2）私有）私有IPIP地址地址 私有地址可以自己组网时用，但不能在Int

51、ernet网上用，即 不能出现在公网上，有这些地址的计算机要上网必须转换成合 法的IP地址。就像每个城市都可命名相同的大街一样。 从到55为私有IP地址范围，属于IP 地址的C类地址。 ，专门用于路由器设置。 5.5.域名（域名（domain name)domain name) IPIP地址难以记忆，于是产生了一套易于记忆的、具有地址难以记忆，于是产生了一套易于记忆的、具有 一定意义的用字符来表示的一定意义的用字符来表示的IPIP地址，就是域名。地址，就是域名。 例如：例如： 2165.105.12

52、9.12 北京大学北京大学. .教育机构教育机构. .中国中国 域名地址与域名地址与IPIP地址的对应与解析在网络层地址的对应与解析在网络层 ARP/RARP ARP/RARP u域名组成域名组成：26个英文字母，数字1-9，- u 域名的分类 n 顶级域名顶级域名：域名的机构属性、域名的国家属性 n 一级域名一级域名：在com、net、org等顶级域名前加一级（注册要 收费） 如 n 二级域名二级域名：在一级域名前再加一级，可免费使用若干个。 http:/ http:/ http:/ n 三级域名整体包括三个“.”,如http:/ 形如：china.world.c0m/beijing，采取目

53、录形式并且以“/” 代替“.”的不能够称为三级域名，甚至不能称为域名，一般称 之为域名下的“二级目录” 使用二级、三级域名的优缺点 优点： 可以借助主域名的资源，使知名度快速提升； 节省域名使用费用 使用自身已发展好的主域名资源带动电商的流量，可以直接在 自己的主域名账户里设置二级域名，无需投入太多，管理起来 也比买新域名简单。 缺点： 百度的关键词搜索结果排名，权重是： 一级域名二级域名二级目录。 独立域名的排名在搜索引擎上比二级域名要好很多，可以单独 优化独立域名。 思考：淘宝商城为什么在之后启用了独立域名 ？ 3.旅游电子商务的功能旅游电子商务的功能 域名服务器是指保存有该网络中所有域名

54、服务器是指保存有该网络中所有 主机的域名和对应主机的域名和对应IPIP地址，并具有地址，并具有将将 域名转换为域名转换为IPIP地址功能的服务器地址功能的服务器。 申请域名，分配申请域名，分配IPIP地址后，要向服务地址后，要向服务 范围内的域名服务器注册范围内的域名服务器注册 域名必须对应一个域名必须对应一个IPIP地址，而地址，而IPIP地址地址 不一定有域名或有多个域名不一定有域名或有多个域名 TCP/IPTCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且 每个节点一般需要一个每个节点一般需要一个“IPIP地址地址”、一个、一个“子网掩子网掩 码

55、码”、一个、一个“默认网关默认网关”。不过，可以通过。不过，可以通过动态主机动态主机 配置协议（配置协议（DHCPDHCP），），给客户端给客户端自动分配一个自动分配一个IPIP地址地址， 避免了出错，也简化了避免了出错，也简化了TCP/IPTCP/IP协议的设置。协议的设置。 子网掩码：子网掩码：用于确定一个网络层地址哪部分是网络用于确定一个网络层地址哪部分是网络 号，哪部分是主机号，号，哪部分是主机号，1 1的部分代表网络号，掩码为的部分代表网络号，掩码为 0 0的部分代表主机号。子网掩码的作用就是获取主机的部分代表主机号。子网掩码的作用就是获取主机 的网络地址信息。的网络地址信息。 网关

56、：网关：路由器或具有路由器功能的服务器的路由器或具有路由器功能的服务器的IPIP地址，地址， 实质上是一个网络通向其他网络的关口。实质上是一个网络通向其他网络的关口。 o 产生背景产生背景: : (1) (1)Pv4Pv4技术，核心技术属于技术，核心技术属于美国美国。它的最大问题是。它的最大问题是网络地址网络地址资源有限资源有限 ，从理论上讲，编址，从理论上讲，编址16001600万个网络、万个网络、4040亿台主机。但采用亿台主机。但采用A A、B B、C C 三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣， 以至以至IPIP地

57、址已于地址已于20112011年年2 2月月3 3日分配完毕。其中北美占有日分配完毕。其中北美占有3/43/4，约，约3030 亿个，而人口最多的亚洲只有不到亿个，而人口最多的亚洲只有不到4 4亿个。地址不足，严重地制约亿个。地址不足，严重地制约 了中国及其他国家互联网的应用和发展。了中国及其他国家互联网的应用和发展。 (2)(2)同时随着物联网的发展，可能身边的每一样东西都需要连入全球同时随着物联网的发展，可能身边的每一样东西都需要连入全球 因特网。在这样的环境下，因特网。在这样的环境下，IPv6IPv6应运而生。应运而生。 o IPv6IPv6地址构成：地址构成：6464位位的网络前缀的网

58、络前缀 + + 6464位位的主机地址的主机地址 主机地址通常根据物理地址自动生成主机地址通常根据物理地址自动生成 o 128128位的位的IPv6IPv6地址通常写作地址通常写作8 8组，每组为组，每组为4 4个个1616进制数的形式。进制数的形式。 如：如：FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002 FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002 几个连续段位的值都是几个连续段位的值都是0 0，那么这些，那么这些0 0就可以简单的以就可以简单的以“:”:”来表示来表示 ：FE80:AAAA:0000:00C2:0002 F

59、E80:AAAA:0000:00C2:0002 IPv6：采用：采用128位的新一代位的新一代IP地址地址 IPv6IPv6的主要优势的主要优势： o 扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)(QoS)、安、安 全性有更好的保证、支持即插即用和移动性等。全性有更好的保证、支持即插即用和移动性等。 o IPv4IPv4向向v6v6的过渡技术的过渡技术: : (1) (1)隧道技术。将来自隧道技术。将来自IPv6IPv6岛的岛的IPv6IPv6包封装在包封装在 IPv4IPv4包中，然后在广泛包中，然后在广泛 分布的分布的IPv4IPv4海洋中传送海洋中传送 早期过渡方案（如武汉大学早期过渡方案（如武汉大学20082008年年9 9月开通）月开通） (2)(2)双栈技术。即在设备升级到双栈技术。即在设备升级到IPv6IPv6的同时，保留的同时，保留IPv4IPv4支持，可以同支持，可以同 时访问时访问IPv6IPv6和和IPv4IPv4资源。资源。 o 例如：武汉大学分两个阶段完成升级过渡：例如：武汉大学分两个阶段完成升级过渡： 第一阶段（第一阶段（20092009年年1111月月2525日日-2009-2009年年1212月月2222日）：将原来学生宿舍楼栋日）：将原来学生宿舍楼栋 上联的百兆交换机更换为千兆交换