信息系统与信息化_信息接入系统

信息系统与信息化

信息

• 信息的定义
  • 客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界中大量的存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息；
  • 维纳认为：信息就是信息，既不是物质也不是能量；
  • 香农称：信息就是能够用来消除不确定性的东西；（信息量的单位：比特 - bit）
• 信息的质量属性：精确性、完整性、可靠性、及时性、经济型、可验证性、安全性；
• 信息的传输模型
  
  • 信源：产生信息的实体；
  • 信宿：信息的接受者；
  • 信道：传送信息的通道；
  • 编码器：泛指所有变换信号的设备，如：量化器、压缩编码器、调制器；
  • 译码器：编码器的逆变换设备，把信号转换成信宿能接受的信号，如：解调器、译码器、数模转换器；
  • 噪声：干扰，当信息携带噪声达到一定程度，会导致信息传输失败；
    

信息系统

• 信息系统的突出特性
  • 开放性：可访问性，决定了系统可以被外部环境识别；
  • 脆弱性：与稳定性相对应，系统可能存在着丧失结构、功能、秩序的特性；
  • 健壮性：能够抵御非预期状态的特性；（也称：鲁棒性）
    

信息化

• 信息化的层次（由小到大）：产品信息化、企业信息化【国民经济信息化基础】、产业信息化、国民经济信息化、社会生活信息化；

• 信息化的主体是全体社会成员；手段是基于现代信息基础的现今社会生产工具；途径是创建信息时代的社会生产力，推动社会生产关系和上层建筑的改革；目标是是国家的综合国力、社会的文明素质和人民生活质量的全面提升；

• 几个概念

  • 两网：政务内网和政务外网
  • 一站：政府门户网站
  • 四库：人口、法人单位、空间地理和自然资源、宏观经济四个基础数据库
  • 十二金：十二个重点业务系统

• 国家信息化体系要素
  

  • 信息技术应用：要素龙头，国家信息化建设主阵地；
  • 信息资源：信息资源、材料资源、能源共同构成了国民经济和社会发展的三大战略资源。信息资源的开发利用是国家信息化的核心任务；
  • 信息网络：是信息资源开发利用和信息技术应用基础，是信息传输、交换和共享的必要手段。如：电信网、广播电视网、计算机网；
  • 信息技术和产业：信息化建设的基础；
  • 信息化人才：信息化成功之本；
  • 信息化政策法规和标准规范：国家信息化快速、持续、有序、健康发展的根本保障；

• 信息系统的生命周期：立项、开发、运维、消亡；
  

信息系统开发方法

结构化方法（生命周期法）

• 组成：结构化分析（SA）、结构化设计（SD）和结构化程序设计（SP）；自顶向下、逐步求精和模块化设计；
• 特点：开发目标清晰化、开发工作阶段化、开发文档规范化、设计方法结构化；适合数据处理领域的问题，不适应于规模较大、比较复杂的系统开发；
  • 局限性：开发周期长、难以适应需求变化、很少考虑数据结构；
    

面向对象方法

• 特性：封装、继承、多态；
• 优点：符合人类思维习惯、普适于与各类系统的开发、构造的系统复用性好；
  

原型化方法

• 初步需求理解，快速开发出原型系统，然后通过反复修改来实现用户的最终需求；
• 实现功能角度分类
  • 水平原型（行为原型 - 前期）：探索预期系统的一些特定行为，达到细化需求的目的。主要是功能的导航（界面），并未实现真实功能；
  • 垂直原型（结构化原型 - 后期）：实现了一部分功能，主要用在复杂的算法实现上；
• 最终结果角度分类
  • 抛弃式原型：达到预期目的后原型被抛弃，主要用在解决需求不确定性、二义性、不完整性、含糊性；
  • 演化式原型：为增量式产品提供基础，逐步将原型演化成最终系统，用于已与升级和优化的场景；
• 特点：
  • 可以使系统开发周期缩短、成本和风险降低、速度加快、获得较高的综合开发效益；
  • 以用户为中心进行开发，用户参与度大大提高，对系统功能结构容易理解和接受；
  • 对用户和开发者的个人素质、管理水平、环境等要求较高；
    

面向服务方法

• 满足系统快速响应需求与环境的变化，组织调整内外部各种应用系统的互相通信要求，提高了系统可复用性、信息资源共享和系统之间的相互操作性；（探索落地阶段）
  

常规信息系统集成技术

OSI七层协议

物理层

• 包括物理联网媒介：电缆线连接器（网线）
• 本层的协议产生并检测电压以便发送和接受携带数据的信号。具体标准：RS232、V3.5、RJ-45、FDDI。
  

数据链路层

• 控制网络层和物理层之间的通信
• 主要功能是将网络层接受到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。常见的协议：IEEE802.3/.2、HDLC（高级链路层协议）、PPP（点对点传输）、ATM（异步传输协议）【数钱（ATM）豪爹（HDLC）去IE（IEEE802.3/.2）买P3（PPP）】
  

网络层

• 主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址（网卡地址），并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
• 在TCP/IP协议中，网络层具体的协议有：IP、ICMP、IGMP、IPX、ARP等。
  

传输层

• 主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从A点传输到B点。
• 在TCP/IP协议中，具体协议有TCP、UDP、SPX等。
  

会话层

• 负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，以及提供交互会话的管理功能。如三种数据流方向控制（一路交互、两路交替同时会话模式），具体协议有：RPC、SQL、NFS。
  

表示层

• 应用程序和网络之间的翻译官。
• 管理数据的 解密加密、数据转换、格式化和文本压缩。常见协议有：JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG。
  

应用层

• 负责对软件提供接口以便程序能够使用网络服务，如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。
• 在TCP/IP协议中，常见的协议有：HTTP、Telnet、FTP、SMTP。
  

IEEE802规范

• 802.2（逻辑链路控制层的LLC协议）

• 802.3（局域以太网CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测协议）
  

• 802.6（城域网MAN协议）

• 802.7（FDDI宽带技术协议）

• 802.10（局域网安全互操作标准）

• 802.11（无线局域网WLAN标准协议）
  

TCP/IP模型

• Internet核心
• 应用层协议
  • FTP：文件传输协议，是网络上两台计算机传送文件的协议，运行在TCP之上。FTP在客户机与服务器之间需建立两条连接，一条用于传送控制信息（使用21号端口），另一条用于传送文件内容（使用20号端口）。
  • TFTP：简单文件传输协议，用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP建立在UDP之上，提供不可靠的数据流传输服务，不提供存取授权与认证机制，使用超时重传方式保证数据的到达。
  • HTTP：用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议，建立在TCP之上。
  • SMTP：简单邮件传输协议，建立在TCP之上，提供可靠且有效的电子邮件传输协议。
  • DHCP：动态主机配置协议，建立在UDP之上，实现自动分配IP地址。（固定分配、动态分配、自动分配）
  • Telnet：远程登录协议，是登录和仿真程序，建立在TCP之上，允许用户登录进入远程计算机系统。
  • DNS：域名系统，实现域名解析，建立在UDP之上。
  • SNMP：简单网络管理协议，建立在UDP之上。
• 传输层协议：
  • TCP：面向连接，一般用于传输数据量比较少且相对可靠的场景。
  • UDP：不可靠，无连接的协议。一般用于传输数据量大，对可靠性要求不是很高但速度快的场景。
• 网络层协议：
  • IP：互联网协议，无连接、不可靠
  • ICMP：网络控制报文协议，发送差错报文的协议，为IP协议错误数据及丢失提供报告机制。
  • IGMP：允许网络中的计算机能够参加多播活动的协议。
  • ARP：地址解析协议，用于动态的完成IP地址向物理地址的转换（MAC地址）RARP反之。
    

网络交换、存储和接入技术

网络存储

• DAS：直接附加存储，通过电缆直连服务器，IO请求直接发送到存储设备，依赖服务器，本身是硬件的堆叠，不带任何存储操作系统。
• NAS：存储系统不通过IO总线附属于某个特定的服务器或客户机，直接通过网络接口与网络直接相连，由用户通过网络访问。支持多种TCP/IP网络协议，主要是NFS（网络文件系统）和CIFS（通用Internet文件系统）来进行文件访问。特点是：小文件级的共享存取且存储支持即插即用，可在网络任意位置建立存储。
• SAN：存储区域网络，通过专用交换机将磁盘阵列与服务器连接起来的高速专用子网，通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统。最大特点是存储是被从传统以太网中分离了出来，成为了独立的存储区域网络SAN的系统结构。
  

网络接入

• 有线接入：PSTN、ISDN、ADSL等
• 无线接入：WIFI和移动互联接入（4G、5G等）
  

网络设计

分层设计

• 接入层：网络中直接面向用户连接或访问网络的部分。
• 汇聚层：完成网络访问的策略控制、数据包处理、过滤、寻址以及其他数据的处理任务。
• 核心层：通过高速转发通信，提供优化、可靠的骨干传输结构。因此，核心层交换机应该拥有更高的可靠性及吞吐量。
  

工作内容

• 网络拓扑结构设计
  • 主要指的是物理拓扑结构，如今的局域网技术首选的是交换以太网技术。
  • 选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素是：地理环境分布、传输介质与距离、网络传输可靠性。
• 主干网络（核心层）设计
  • 光纤作为传输介质，主要技术涉及：100Mbps-FX以太网、1000Mbps以太网、ATM等。
• 汇聚层和接入层设计
  • 汇聚层存在与否在于：网络规模的大小。
• 网络安全设计
  • 机密性
  • 完整性
  • 可用性
  • 可控性
  • 可审查性