第三章管理信息系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)

1、第三章管理信息系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)Computer tech no logy is the tech no logical basis to con struct the platform of management information system. This chapter is mainly about the new developme nt of computer hardware, data com muni catio n mode, data switch ing tech no logy, computer n etwork architecture, local area

2、 n etwork medium access con trol tech no logy, TCP/IP protocol set, database architecture, the features and operati ons of the relatio nal model, the basic con cept of data warehouse and so on.第一節(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是一種能夠接收和存儲(chǔ)信息，并按照存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序?qū)斎氲男?息進(jìn)行加工、處理，得到人們所期望的結(jié)果，然后把處理結(jié)果輸出的高度自動(dòng)化 的電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)的發(fā)展史1大型主機(jī)的發(fā)展階

3、段1946年美國(guó)研制出第一臺(tái)全自動(dòng)電子計(jì)算機(jī) ENIAC，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的 誕生，此后計(jì)算機(jī)進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。計(jì)算機(jī)發(fā)展史具體如表3-1所示。表3-1計(jì)算機(jī)發(fā)展史年代 器件、第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1969第四代1970-電子器 件電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路主存儲(chǔ) 器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤處理方機(jī)器語言監(jiān)控程序 連續(xù)處理作業(yè) 高級(jí)語言編譯多道程序?qū)崟r(shí)、分時(shí)處理式匯編語言實(shí)時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)算速 度5千-3萬次/秒幾十萬-百

4、萬次/ 秒百萬-幾百萬次/秒幾百萬-千億次/秒目前，世界各國(guó)研究人員正在加緊開發(fā)以智能電子計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等為代表的未來新一代計(jì)算機(jī)。智能電子 計(jì)算機(jī)是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語言、聲音、 文字和圖像的能力，可進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，具有匯集、記憶、檢索等活動(dòng)。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，將具有類似人腦的智慧和靈 活性，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)的功能。 分子計(jì)算機(jī)運(yùn)行靠的是分子晶體可以 吸收以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。 憑借著分子納米 級(jí)的尺寸，分子計(jì)算機(jī)的體積和耗電將劇減， 并能更長(zhǎng)

5、期地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。光子 計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、 傳輸和存儲(chǔ)，光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度 在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和 邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型機(jī)又稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)(perso nal compute, PC),它的發(fā)展階段以微處 理器(microprocessor unit, MPU)為標(biāo)志。世界上第一臺(tái)微處理器 Intel 4004誕 生于20世紀(jì)70年代，第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)MCS-4隨之于1971年誕生，其后微機(jī) 迅速普及。微型計(jì)算機(jī)發(fā)展至今,大約經(jīng)歷了五個(gè)階段。第一代, 1981 年 IBM 公司的IB

6、M PC/XT使用8位In tel 8088 CPU;第二代，1984年IBM 公司的IBM PC/AT 使用 16 位 In tel 80286 CPU ;第三代，1986 年 Compaq 公司的 386AT 和 1987年 IBM 公司的 PS/2-50使用 32 位 Intel 80386 CPU;第四代，1989年 486 微機(jī)使用 In tel 80486 CPU ;第五代，1993 年微機(jī)使用 Intel Pen tium CPU (586) 和其后的PU、PM、PIV，高檔PIV已發(fā)展到字長(zhǎng)64位，主頻3.8GHz。計(jì)算機(jī)的分類按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和性能可以分為六大類：1.超級(jí)計(jì)算機(jī)

7、或稱巨型機(jī)(supercomputer)超級(jí)計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)有力的傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)能力，具有大容量的內(nèi)外存， 采用專用的操作系統(tǒng)等。我國(guó)研制的銀河機(jī)也屬于巨型機(jī)。 1999年 9月，我國(guó) 研制的“神威”巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制成功，運(yùn)算速度達(dá)每秒 3840億次浮點(diǎn)運(yùn)算， 其總設(shè)計(jì)師金怡濂獲得 2002年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。據(jù) 2004年 11 月報(bào)道， 由美國(guó)的藍(lán)色基因L創(chuàng)下了 70.72TFLOPS的新紀(jì)錄，并榮登2004年超級(jí)計(jì)算機(jī) 排行榜榜首。 (T 譯為太拉， 1 太拉為 1 萬億， FLOPS 為每秒可運(yùn)行的浮點(diǎn)運(yùn)算 次數(shù))。2小超級(jí)機(jī)或稱小巨型機(jī)( minisupercomputer )

8、小超級(jí)機(jī)又稱桌上型超級(jí)電腦， 由并行的多個(gè)微處理器組成， 它使巨型機(jī)縮 小成個(gè)人機(jī)的大小，或者使個(gè)人機(jī)具有超級(jí)電腦的性能。3. 大型主機(jī)(mainframe)它包括我們通常所說的大、 中型計(jì)算機(jī)。 這是在微型機(jī)出現(xiàn)之前最主要的計(jì) 算模式。不過隨著微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，許多大型機(jī)正在被高檔微機(jī)群取代。4. 小型機(jī)(minicomputer )小型機(jī)常采用多 CPU 結(jié)構(gòu)，具有較大容量的內(nèi)存和多臺(tái)大容量硬盤，數(shù)據(jù) 處理功能較強(qiáng)，實(shí)時(shí)處理性能比較好等。同樣小型機(jī)也受到高檔微機(jī)的挑戰(zhàn)。5. 工作站(workstation )工作站使用大屏幕、 高分辨率的顯示器，有大容量的內(nèi)外存儲(chǔ)器， 大都具有 網(wǎng)絡(luò)功

9、能。一般采用 UNIX 操作系統(tǒng)，具有多任務(wù)、多用戶的功能，適合于分布 式處理。它們的用途比較特殊，主要用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、圖像處理、軟件工程 以及大型控制中心。6. 個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer ，PC)或稱微型機(jī)這是目前發(fā)展最快的領(lǐng)域。 根據(jù)它所使用的微處理器芯片的不同而分為若干 類型。使用In tel公司的Pe ntium系列和AMD公司的Athlo n系列微處理器的IBM PC 及其兼容機(jī)最為普及。計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。 計(jì)算機(jī)硬件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中由電子、機(jī)械、 磁性和光電元件組成的各種計(jì)算機(jī)部件和設(shè)備。 計(jì)算機(jī)的種類 很多，但從功能

10、上都可以劃分為五個(gè)基本組成部分，即輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存 儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器， 運(yùn)算器和控制器常集成在一起， 稱為中央處理器( CPU)。計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，雙線代表數(shù)據(jù)流，實(shí)線代表控制流，計(jì)算機(jī)各部 件間的聯(lián)系通過信息流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。圖3-1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)二、計(jì)算機(jī)硬件硬件設(shè)備是計(jì)算機(jī)物理設(shè)備的總稱。中央處理器（central processing uni，CPU）中央處理器在微機(jī)中又稱為微處理器， 它主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組 成。其主要功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執(zhí)行指令， 控制并協(xié)調(diào)各 部件的工作，完成對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理。存儲(chǔ)器（memory存儲(chǔ)器是是計(jì)算機(jī)

11、的記憶和存儲(chǔ)部件， 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，并根據(jù)控制命 令提供這些數(shù)據(jù)和程序，主要分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)兩類。 主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)部 存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)存，主要由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成。計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中內(nèi)存用來存儲(chǔ) 當(dāng)前數(shù)據(jù)和程序指令的。計(jì)算機(jī)的輔助存儲(chǔ)器又稱外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外存，用于 數(shù)據(jù)和程序的長(zhǎng)久保存。常用的輔助存儲(chǔ)器有磁盤（帶）、移動(dòng)硬盤、光盤、閃 存存儲(chǔ)器（usb flash盤，又稱優(yōu)盤和閃盤）。為了解決成本價(jià)格、存取速度和存 儲(chǔ)容量的矛盾，目前計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)是由各種不同的存儲(chǔ)器組成的。1主存儲(chǔ)器內(nèi)存和CPU 起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)部分。內(nèi)存儲(chǔ)器按其工作方式的不同， 可以分為隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM和只讀

12、存儲(chǔ)器ROM兩種RAM可以分為靜態(tài)SRAM 和動(dòng)態(tài)DRAM 兩種，目前常用的 DRAM 有SDRAM （synchronous DRAM，同步 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）和 DDR SDRAM （dual date rate SDRAM，雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率 同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，DDR SRAM理論上具有雙倍SDRAM內(nèi)存的帶寬）。ROM是一種內(nèi)容只能讀出而不能寫入和修改的存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)的信息是在 制作該存儲(chǔ)器時(shí)就被寫入的。計(jì)算機(jī)斷電后，ROM中的信息不會(huì)丟失。ROM常 用來存放檢測(cè)程序、ROMBIOS等。只讀存儲(chǔ)器除了 ROM夕卜，現(xiàn)在為方便BIOS 的升級(jí)等又出現(xiàn)了 PROM、EPROM、EEPROM

13、（electrically erasable programmable ROM）等類型。PROM是可編程只讀存儲(chǔ)器，但只可編寫（燒制）一次。EPROM 器件是可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，使用EPROM寫入器用紫外線照射的方法可以 反復(fù)多次擦除原來寫入的內(nèi)容，重新寫入新的內(nèi)容。EEPROM是電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，使用普通微機(jī)就可對(duì)它重寫。EPROM、EEPROM與ROM不同， 其內(nèi)容可以多次擦除而更新，但只要更新固化好以后，就只能讀出，而不能象 RAM那樣可以隨機(jī)讀出和寫入信息。2外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器根據(jù)使用介質(zhì)的不同，可分為磁性、光電和電子幾種。外存的容量一般都比較大，讀寫速度較慢。軟磁盤是一種磁

14、介質(zhì)形式的存儲(chǔ)器。常用的是容量為 1.44MB 的 3.5 英寸軟 盤。目前已經(jīng)有大容量的ZIP軟盤，一張盤片存儲(chǔ)容量為100MB300MB左右。 硬磁盤是由若干個(gè)硬盤片組成的盤片組， 一般被封裝在金屬殼內(nèi)。 硬盤的容量要 大得多，通常在幾十個(gè) GB到幾百個(gè)GB，存取信息的速度也快得多。移動(dòng)硬盤 的接口多為 USB 接口，便于移動(dòng)。磁帶存儲(chǔ)器主要用于大型主機(jī)和小型機(jī)。用 于計(jì)算機(jī)的磁帶和普通錄音磁帶類似， 并無物理本質(zhì)上的區(qū)別。 只是前者記錄數(shù) 字信號(hào)，后者記錄模擬信號(hào)，因此讀寫裝置差別較大。光盤驅(qū)動(dòng)器是讀取光盤的設(shè)備。 CD-ROM 為只讀光盤， 它的容量為 650MB， 可用于存放各種信息

15、。 光驅(qū)的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)是數(shù)據(jù)傳輸速率， 傳輸速率的單 位是“倍速”，其基數(shù)是150KB/秒。40X就是指40倍速光驅(qū)，其數(shù)據(jù)的傳輸速 率為6000KB/秒。常用的光盤有三種：只讀光盤、一次性寫入光盤（ WORM簡(jiǎn) 稱 WO）、可擦寫光盤（CD-RW）。可擦寫光盤是能夠多次重寫的光盤，目前 常用的是磁光型（magneto optic disk， MO）。可擦寫光盤需插入特制的光盤驅(qū) 動(dòng)器進(jìn)行讀寫操作。 DVD-ROM 是 CD-ROM 的后繼產(chǎn)品， DVD 盤光道之間的間 距縮小，記錄信息的最小凹凸坑長(zhǎng)度縮小，導(dǎo)致了 DVD 盤的存儲(chǔ)容量可提高至 4.7GB，是CD-ROM的7倍。而且DVD

16、驅(qū)動(dòng)器具有向下的兼容性，也可以讀取 CD-ROM 的光盤。閃存是一種新型的 EEPROM 內(nèi)存，不需要特殊設(shè)備和方式即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)擦 寫。市面上常用的有U盤/優(yōu)盤，有數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、MP3上用的CF（compact flash）卡、SM （smart media）卡，MMC （ multimedia）卡等等。它們攜帶和使 用方便，容量和價(jià)格適中，一般容量從64MB到1GB，深受廣大計(jì)算機(jī)使用者的青睞。比較而言，存取速度由快到慢為：內(nèi)存 硬盤光盤軟盤，存儲(chǔ)容量由大 到小為：硬盤光盤內(nèi)存軟盤。外部設(shè)備外部設(shè)備包含輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 鍵盤是微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備， 顯示器是 微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備。在

17、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中， 最常用的輸入設(shè)備是鼠標(biāo)和鍵盤。 掃描儀是一個(gè)典型 的圖像輸入設(shè)備。它可以將照片、圖片、圖形輸入到計(jì)算機(jī)中，并轉(zhuǎn)換成圖像文 件存儲(chǔ)于硬盤中。視頻捕獲卡是視頻媒體信息的輸入設(shè)備，它可以將電視、 攝影 機(jī)和錄像的視頻信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中， 可以將視頻片斷錄制到硬盤上。 條形碼讀 入器是一種輸入設(shè)備。 條形碼是一種用線條和線條間的間隔按一定的規(guī)則表示數(shù) 據(jù)的條形符號(hào)。條形碼讀入器用以掃描條形碼， 將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)， 經(jīng)譯碼 后輸入計(jì)算機(jī)。 光筆與相應(yīng)的硬件和軟件結(jié)合， 可用來在屏幕或書寫板上作圖或 寫字輸入計(jì)算機(jī)。觸摸屏是一種快速實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的工具?？煞譃殡娙菔?、 電阻 式和紅外

18、式三種， 常用的為前兩種。 電容式觸摸屏工作原理是在熒光屏前安裝一 塊特殊玻璃屏，其正反兩面涂上專門材料， 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)， 引起正反面間電 容值發(fā)生變化，控制器將這種變化編譯成（ X ， Y ）坐標(biāo)值，傳給計(jì)算機(jī)處理。 而電阻式觸摸屏所涂材料當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，引起觸點(diǎn)正反面間電阻值發(fā)生變 化。微機(jī)的顯示系統(tǒng)由顯示器和圖形適配器（graphics adapte，也稱為圖形卡或 顯卡）組成。它們共同決定了圖像輸出的質(zhì)量。 顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、 像素和點(diǎn)距（兩個(gè)像素點(diǎn)間的距離）。顯示器像素點(diǎn)越多，分辨率越高，點(diǎn)距越 小，圖像越清晰。目前的圖形卡能夠支持 1024X 768 (或1280

19、X 1024)像素的分 辨率，點(diǎn)距有 0.28 毫米， 0.31 毫米或 0.39 毫米等。通常顯卡上有它自己的存儲(chǔ) 區(qū)視頻隨機(jī)存儲(chǔ)器( video RAM )，也稱為顯存或 VRAM 。 VRAM 用于存儲(chǔ) 當(dāng)前正在顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)，以及此后將要顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)。 VRAM 的大小決定 著顯示器最大分辨率下所能顯示的顏色數(shù)、 分辨率和顯示的速度。 打印機(jī)主要有 針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等。打印機(jī)的技術(shù)指標(biāo)主要有打印速度、 印字質(zhì)量、打印噪聲等。聲卡又稱音頻卡(audio card)，它用于處理音頻媒體信息的輸入輸出，是 一個(gè)重要的多媒體組件， 與聲卡相配套的硬件還有麥克風(fēng)和音箱。 一般

20、聲卡都具 有如下功能：錄音、播放聲音、樂器數(shù)字接口 MIDI 等。三、計(jì)算機(jī)軟件 軟件系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)程序及其有關(guān)文檔。 軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩 大部分組成。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通 信管理程序等部分； 應(yīng)用軟件是用來完成用戶所要求的數(shù)據(jù)處理任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)用戶 特定功能的程序。操作系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)(operation system OS)是一組對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行控制與管理的系 統(tǒng)化程序集合，它是用戶和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口。 操作系統(tǒng)具備五大功能： 處理器管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。如Windows、Linux 、Unix 等。數(shù)據(jù)庫管理系

21、統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)( database management systemDBMS )軟件是專門對(duì)數(shù)據(jù) 記錄進(jìn)行綜合管理的軟件，對(duì)數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)記錄的更新、 數(shù)據(jù)記錄 的查詢以及對(duì)數(shù)據(jù)記錄的各種運(yùn)算提供全面的支持。 如 Oracle，Sybase，Microsoft SQL Server，Access等。程序設(shè)計(jì)語言計(jì)算機(jī)指令是用程序設(shè)計(jì)語言編寫的， 程序設(shè)計(jì)語言是人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流 的工具。 機(jī)器語言是一種在計(jì)算機(jī)上可以直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼指令。 匯編語言 用便于人記憶的助記符作為操作指令， 是一種十分接近機(jī)器語言的符號(hào)語言。 高 級(jí)語言采用英語詞匯作為指令關(guān)鍵詞，按照規(guī)定的語義

22、和語法結(jié)構(gòu)要求編寫程 序。高級(jí)語言中每一條語句的功能相當(dāng)于匯編語言的多條指令的功能， 也被稱為 第三代語言(3GL)。如C、PASCAL等。第四代語言(4GL)是為降低程序開 發(fā)難度和提高程序開發(fā)效率而設(shè)計(jì)的通用語言。如某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢語句(如SQL)和應(yīng)用軟件包的宏語言就具有第四代語言的特征。編寫的程序是非 過程化的，即程序指令只要告訴計(jì)算機(jī)需要“做什么”，而不必詳述“怎樣做” 的具體過程。面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言是 1980 年后新發(fā)展的程序設(shè)計(jì)語言，面向?qū)?象語言將數(shù)據(jù)與操作合成為對(duì)象，即對(duì)象數(shù)據(jù)和操作，這樣的對(duì)象可以重用， 從 而大大提高編程效率，如C+、Java等。由于因特網(wǎng)的廣泛應(yīng)用

23、，標(biāo)記語言也開 始引起人們的注意，如 HTML 、 XML 等。應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是直接面向最終用戶的具體應(yīng)用軟件， 可分為通用和專用兩種。 通 用應(yīng)用軟件是某些具有通用信息處理功能的商品化軟件。 它的特點(diǎn)是通用性， 因 此可以被許多有類似應(yīng)用需求的用戶所使用。 比較典型的通用軟件有文字處理軟 件、表格處理軟件、數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析軟件、財(cái)務(wù)核算軟件等。如 Microsoft Office 、用友財(cái)務(wù)軟件等。專用應(yīng)用軟件是專業(yè)人士為滿足用戶特定要求而單獨(dú)開發(fā)的專 門應(yīng)用軟件，如為某公司定制的人力資源管理信息系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)一般來說是借助于計(jì)算機(jī)硬件等設(shè)備，進(jìn)行信息處理的應(yīng)用軟 件系統(tǒng)，因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是

24、管理信息系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所涉 及的軟硬件系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，在管理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中，需要不斷跟蹤 其發(fā)展，充分利用和發(fā)揮其性能。第二節(jié)通信和網(wǎng)絡(luò)一、數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)是承載信息的實(shí)體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和含義。信號(hào)（signal）是數(shù)據(jù) 的電磁或電子編碼，按其編碼機(jī)制可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)，通信的根本目的是傳輸信息如語言、文字、數(shù)碼和圖像等,而信息往往以具體的數(shù)據(jù)形式來表現(xiàn)， 數(shù)據(jù)通過介質(zhì)傳送時(shí)又必須轉(zhuǎn)換為一 定形式的信號(hào)，因此通信歸結(jié)到底是在一定的傳輸媒體上傳送電信號(hào)，從而達(dá)到傳送數(shù)據(jù)和交換信息的目的。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)一個(gè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

25、絡(luò)結(jié)構(gòu)如3-2圖所示。在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中信息的發(fā)出者稱其 為信源；信息的接收者稱為信宿；發(fā)送器對(duì)發(fā)送信號(hào)編碼或轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生能夠傳輸 的光、電信號(hào)；接收器將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備可以處理的信號(hào)；傳輸系統(tǒng)是連接信源與信宿之間的復(fù)雜線路網(wǎng)絡(luò)。連接信源與信宿的物理和邏輯設(shè)備稱為 信道。圖3-2通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信方式1. 并行通信和串行通信并行通信方式是將一組數(shù)據(jù)按數(shù)位寬度同時(shí)進(jìn)行傳輸，每一個(gè)數(shù)位都要有自己的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送、接收設(shè)備。并行通信的傳輸速率高，但傳輸設(shè)備多，并 行通信方式一般用在距離近、傳輸速率要求高的通信中。串行通信方式是在一根 數(shù)據(jù)傳輸線上，每次傳送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)， 即數(shù)據(jù)一位接一位地

26、傳送。在傳輸距 離遠(yuǎn)，傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的場(chǎng)合，都采用串行傳輸方式，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。2單工通信與雙工通信按照數(shù)據(jù)傳輸方向及其時(shí)間關(guān)系可將通信方式分為單工、半雙工和全雙工三 種。在單工通信中，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間只有一個(gè)傳輸通道，數(shù)據(jù)單方向的從發(fā)送端到接收端，傳輸通道的方向不能改變。在半雙工通信中，兩個(gè)設(shè)備之間 有兩個(gè)傳輸通道，可以輪流雙方向地傳送，但不能同時(shí)進(jìn)行。在全雙工通信中， 兩個(gè)設(shè)備之間有兩個(gè)傳輸通道，并且可同時(shí)雙向傳送數(shù)據(jù)，相當(dāng)于兩個(gè)相反方向 的單工通信的組合。3.基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸是指在數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號(hào)。 當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí)，往往將 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)（調(diào)制）后傳輸，

27、在接收端再進(jìn)行信號(hào)的恢復(fù)（解調(diào)）， 當(dāng)調(diào)制成頻率信號(hào)的頻率范圍在音頻范圍（200Hz3.4kHz）內(nèi)時(shí)，這種傳輸方 式稱為頻帶傳輸。其頻率范圍比音頻范圍寬時(shí)，則稱之為寬帶傳輸。4同步傳輸與異步傳輸在串行通信通訊中， 發(fā)送與接收方必須以同樣的速率在相同的時(shí)段內(nèi)發(fā)送和 接收數(shù)據(jù)，否則收發(fā)會(huì)產(chǎn)生微小誤差，微小誤差的積累，會(huì)導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤，為此 要用到同步技術(shù)。 所謂同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)的起止時(shí) 間和重復(fù)頻率來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時(shí)間上必須一致（同步）。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒絺鬏斉c同步傳輸兩種。 異步傳輸是以字符為單位 的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)字符都要附加 1 位起始位“ 0”、1 位

28、寄偶校驗(yàn)位和 l 位停止位 “1”，以標(biāo)記一個(gè)字符的開始和結(jié)束。起始位和停止位結(jié)合起來，便可實(shí)現(xiàn)字 符的同步。 同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。 每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都 要附加一個(gè)特殊的字符或比特序列， 標(biāo)記一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束， 一般還要附 加一個(gè)校驗(yàn)序列，以便對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行差錯(cuò)控制。數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。有線介質(zhì)常用的有雙絞線、 同軸電纜和光纖三種。 雙絞線是以螺旋狀扭在一 起的兩根絕緣導(dǎo)線組成的。兩根線扭在一起是為了減少相互間的輻射電磁干擾。 雙絞線早就用在電話通信中， 用于模擬信號(hào)的傳輸， 它也可常用于數(shù)字信號(hào)的傳 輸。同軸電纜也像雙絞線那樣由一對(duì)導(dǎo)體

29、組成，但它們是按“同軸”形式構(gòu)成線 對(duì)?；鶐S電纜用來直接傳輸數(shù)字信號(hào)， 寬帶同軸電纜多用于頻分多路復(fù)用的 模擬信號(hào)發(fā)送，閉路電視所使用的 CATV 電纜就是寬帶同軸電纜。光纖是光導(dǎo) 纖維的簡(jiǎn)稱，它由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維， 外加保護(hù)層構(gòu)成。 用光纖來傳輸 電信號(hào)時(shí)， 在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)， 而在接收端又要由光檢波器還原成 電信號(hào)。無線傳輸介質(zhì)是通過大氣傳輸，目前有三種技術(shù)：微波、紅外線和激光。微 波通信是在對(duì)流層視線距離范圍內(nèi)利用無線電波進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信方式， 頻率 范圍為2GHz-40GHz。衛(wèi)星通信是微波通信的特殊形式，衛(wèi)星接收來自地面發(fā)送 站發(fā)出的電磁波信號(hào)后， 再以廣播

30、方式用不同的頻率發(fā)回地面， 為地面工作站接 收。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣， 有很強(qiáng)的方向性， 都是沿直線傳播 的。所不同的是紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)換為紅外光信號(hào)和激 光信號(hào)，直接在空間傳播。調(diào)制和解調(diào) 調(diào)制即把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的原始電脈沖信號(hào)變換成適合于遠(yuǎn)距離模擬傳輸線 路傳輸?shù)哪M信號(hào)， 反之模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)稱為解調(diào)。 調(diào)制方法有以下幾 種：振幅、頻率、相位。調(diào)幅方式也稱為幅移鍵控法 ASK ，它是用固定頻率的 正弦信號(hào)的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制數(shù)的“ 1”和“ 0”。通常對(duì)“ 1”信號(hào)， 調(diào)制器送出一幅度恒定的固定頻率的模擬信號(hào)；而對(duì)于“ 0”，輸出幅度為 0

31、的 信號(hào)。調(diào)頻方式也稱移頻鍵控法FSK,它是用載波信號(hào)的兩種不同的頻率來表示 二進(jìn)制數(shù)的“ 1”和“0”。一般用載波頻率附近的兩個(gè)不同頻率表示兩個(gè)二進(jìn)制 的值。調(diào)相方式即移相鍵控法PSK,它是用載波信號(hào)的不同相位來表示二進(jìn)制數(shù)。 根據(jù)確定相位參考點(diǎn)的不同，調(diào)相方式可分為絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相（或差分調(diào) 相）。多路復(fù)用技術(shù)在一條介質(zhì)上同時(shí)傳送多路信號(hào)的傳輸方式， 叫做介質(zhì)的多路復(fù)用。 有頻分、 時(shí)分和波分三種。 信道所能傳輸?shù)男盘?hào)頻率有一定的范圍， 這一范圍稱作該信道 頻帶的寬度，即帶寬。頻分多路復(fù)用（ FDM ）技術(shù)應(yīng)用的基本條件是傳輸介質(zhì) 的可用帶寬必須超過各路給定信號(hào)所需帶寬的總和。 傳輸介質(zhì)

32、的帶寬劃分為若干 個(gè)窄頻帶， 每一路信號(hào)占用一個(gè)窄頻帶的方法稱為頻分多路復(fù)用。 時(shí)分多路復(fù)用 TDM 應(yīng)用的基本條件是傳輸介質(zhì)能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)超過各路傳輸數(shù)字信號(hào) 所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。 即將每一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片， 使其每 個(gè)信號(hào)按時(shí)間片輪流交替地使用單一信道， 這種使多個(gè)數(shù)字信號(hào)在宏觀上同時(shí)進(jìn) 行傳輸?shù)姆椒ǚQ為時(shí)分多路復(fù)用（ TDM ）。波分多路復(fù)用（ WDM ）用于光纖， 允許在一條光纖中同時(shí)傳送多束互不干擾的不同波長(zhǎng)的激光光束。數(shù)據(jù)交換技術(shù) 通常采用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)有 3 種：電路交換、報(bào)文交換和分組交換。1. 電路交換在數(shù)據(jù)傳輸期間， 源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有一條利用中

33、間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的專用的 物理連接線路，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前， 一直保持這條線路。 用電路交換技術(shù)完成 的數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷如下三個(gè)過程：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除。2. 報(bào)文交換不需在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專用通路， 其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文 （站點(diǎn)一 次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊），長(zhǎng)度不限且可變。傳送過程采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站 在發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)， 把目的地址附加在報(bào)文上， 途經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收下整個(gè)報(bào)文 后，暫存這個(gè)報(bào)文并檢查有無錯(cuò)誤， 然后利用目的地址和路由信息找出下一個(gè)節(jié) 點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過逐個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送直到目的站點(diǎn)。 在某一時(shí)間內(nèi)， 報(bào)文的傳輸只占用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一段線路。 而在兩個(gè)

34、通信用戶 間的其它線路段， 可傳輸其它用戶的報(bào)文， 不像電路交換那樣必須端到端信道全 部占用。3. 分組交換為了更好地利用信道容量， 并降低節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性， 可以使用分組交 換。在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限，因此，一個(gè)較長(zhǎng)的報(bào)文必 須分成若干個(gè)分組， 每個(gè)分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。 其傳輸過程與報(bào)文交換類 似，但由于限制了每個(gè)分組的長(zhǎng)度，因此大大地改善了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?。分組交換可分為虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種。在虛電路方式中， 仍然要經(jīng)歷建立虛電路、 交換數(shù)據(jù)和拆除虛電路三個(gè)過程。 邏輯通路所以是“虛” 的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中， 每個(gè)分組的傳

35、送是被單獨(dú)處 理的，每個(gè)分組被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身帶有分組序號(hào)和地址信息， 傳送過程亦采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。 當(dāng)某一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送報(bào)文時(shí)， 先把報(bào)文拆成若 干個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 但以后， 各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑就可能不再 相同，從而各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的到達(dá)也不保證是按順序的， 目的站必須對(duì)到達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào) 排序重組。二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義美國(guó)國(guó)防部 1971年 2月建成了具有 15個(gè)結(jié)點(diǎn)、 23 臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，這就是 著名的ARPAnet，這是世界上最早出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之一，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 許多概念和方法都來源于 ARPA net。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：用通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)將地理上

36、分散的、功能獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接起來，并在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制和網(wǎng) 絡(luò)操作系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理、資源共享和數(shù)據(jù)通信的功能，從邏輯功能上可 分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個(gè)部分。結(jié)構(gòu)如圖 3-3所示。資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種資源組成，向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)和各種網(wǎng)絡(luò)資源的共享服務(wù)。通信子網(wǎng)傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸技由通信控制處理機(jī)(CCP)、通信線路與其他通信設(shè)備組成，完成數(shù)據(jù)的傳輸、 轉(zhuǎn)發(fā)、加工和交換等通信處理功能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類標(biāo)準(zhǔn)很多，比如按網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積、 術(shù)以及數(shù)

37、據(jù)傳輸率等，下面介紹兩種重要的網(wǎng)絡(luò)分類標(biāo)準(zhǔn)。將設(shè)備之間的通信線路 這種抽象方法稱為拓?fù)?1按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類將連接在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)和互連設(shè)備看作一個(gè)結(jié)點(diǎn)， 看作線，進(jìn)而以圖的形式來表示這些點(diǎn)與線之間的關(guān)系，0圖被稱為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型 和網(wǎng)狀型等，如圖3-4所示圖3-4常用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大小可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)(local area network, LAN )、城域網(wǎng)(metropolitan area network, MAN )、廣域網(wǎng)(wide area network, WAN)三 種。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)地理分布范

38、圍較小(如辦公樓群或校園)，數(shù)據(jù)傳輸速率高， 誤碼率低，協(xié)議簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、周期短、便于管理和擴(kuò)充。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成及互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件主要有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、 工作站、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)等。服 務(wù)器是連在局域網(wǎng)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和共享資源。 工作站是指用戶使用它能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中工作，訪問網(wǎng)絡(luò)共享資源的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)，通常又被稱為客戶機(jī)。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括用于網(wǎng)內(nèi)連接的網(wǎng)絡(luò)適配器 （即網(wǎng) 卡，用于計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)和網(wǎng)線傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)換）、調(diào)制解調(diào)器（完成數(shù)字信號(hào) 和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換）、中繼器（對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行放大和傳輸）、集線器（多端口 中繼器，是共享帶寬方式的，其

39、各個(gè)端口平均分享帶寬）、交換器（又叫交換式 集線器，每個(gè)端口都具有相同的固定的帶寬）、網(wǎng)橋（有兩個(gè)端口，用于連接不 同的網(wǎng)段，可以再生和過濾傳輸信號(hào)，并能識(shí)別數(shù)據(jù)的目的地址）、路由器（用 于不同類型網(wǎng)絡(luò)連接， 完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、 路由選擇從而把數(shù)據(jù)包按照一條最優(yōu) 的路徑發(fā)送至目的網(wǎng)絡(luò)）、網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器，主要用于連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng) 絡(luò)或局域網(wǎng)到主機(jī)的連接）等。網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)在前面已經(jīng)提到。網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁有豐富的軟硬件資源， 為了能使網(wǎng)絡(luò)用戶實(shí)現(xiàn)通信、 共享 網(wǎng)絡(luò)資源， 需要對(duì)用戶通信過程和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效管理， 完成這一功能的軟件 系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

40、常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有 Novell 公司的 Netware，Microsoft 公司的 Windows、悠久穩(wěn)定的Unix和開放源代碼的Linux等。2. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議（protocol） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)互連的節(jié)點(diǎn)要交換數(shù)據(jù)，必須遵守一些事先約定好的規(guī) 則。這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的關(guān)于信息順序、格式和內(nèi)容的規(guī)則、 約定與標(biāo) 準(zhǔn)被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)通信是一個(gè)復(fù)雜的過程， 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)多采用分層式結(jié)構(gòu)， 每一層 關(guān)注和解決通信中的某一方面的問題， 每一層都具有相對(duì)獨(dú)立的通信功能， 以減 少問題的復(fù)雜性。每一層只使用下一層提供的服務(wù)，并向上一層提供服務(wù)， 而且 僅在相鄰層間有接

41、口。 每層協(xié)議都有自己的數(shù)據(jù)包格式， 依據(jù)每層之間的數(shù)據(jù)包 組裝原則，在源端數(shù)據(jù)包每向下傳送一層， 都會(huì)添加本層協(xié)議的報(bào)頭， 目的端向 上傳輸時(shí)則去掉協(xié)議的報(bào)頭， 依靠各層功能的邏輯組合， 實(shí)現(xiàn)從一端主機(jī)到另一 端主機(jī)的通信。常見的分層體系結(jié)構(gòu)模型有OSI、TCP/IP和IEEE802等。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1982年制定了一個(gè)開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 OSI/RM , 就是常說的網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議。其層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸如圖 3-5 所示。 OSI/RM 僅是 一個(gè)概念模型， 并不是一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)， 也未確切描述用于各層的協(xié)議 和服務(wù)。但可使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的

42、主機(jī)進(jìn)行互連以實(shí)現(xiàn)相互通 信，這正是“開放”這個(gè)詞表示的含義。 OSI/RM 低三層面向數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)通 信子網(wǎng)的功能。高三層面向兩端具體應(yīng)用進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能。 傳輸層是 整個(gè)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的中心，它下靠傳輸服務(wù)提供者 低三層通信子網(wǎng)的支持， 上為傳輸服務(wù)用戶 高三層資源子網(wǎng)提供從源端機(jī)到目的端機(jī)的可靠的數(shù)據(jù) 傳輸服務(wù)。 每一對(duì)等層之間進(jìn)行對(duì)等的通信， 對(duì)等層的通信必須遵循該層的協(xié)議 （如兩端傳輸層的通信就要遵守傳輸層協(xié)議） ，除了最低層物理層間的比特流傳 輸是真實(shí)通信外， 其它對(duì)等層之間的通信都是虛擬通信， 都是在各自下一層通信 的支持下進(jìn)行的。數(shù)據(jù)r主WxL數(shù)據(jù)主機(jī)B應(yīng)用層應(yīng)用層表莎

43、層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層協(xié)議傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈銘曇數(shù)據(jù)璉路層物理層物理層T圖3-5 OSI模型層次和數(shù)據(jù)傳輸TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)分為四層，它與 OSI模型各層的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 3-6 所示。建立在TCP/IP結(jié)構(gòu)體系上的TCP/IP協(xié)議是應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議， 一般各物理網(wǎng)絡(luò)可以使用自己的數(shù)據(jù)鏈 路層協(xié)議和物理層協(xié)議。網(wǎng)際層負(fù)責(zé)將源主機(jī)的分組發(fā)送到目的主機(jī)上，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP和互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP屬于該層。傳輸層主要功能是提供從一個(gè) 應(yīng)用程序到另一個(gè)應(yīng)用程序的通信， 即端對(duì)端的通信。面向連接的傳輸控制協(xié)議 TC

44、P和面向無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP屬于該層。應(yīng)用層相當(dāng)于OSI參考模 型高3層的功能，通過使用下面各層所提供的服務(wù)，直接向用戶提供服務(wù)，是 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面或接口。其最常用的協(xié)議有超文本傳輸協(xié)議 HTTP、文件傳輸協(xié)議FTP、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP3、域名服 務(wù)DNS、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Tel net等。OSI/RMTCJ*1P咸用整應(yīng)川層表示層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層圖3-6 TCP/IP模型層次結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)（IEEE國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）局域網(wǎng)一般僅包含OSI參考模型中的低三層通信子網(wǎng)功能。又由于局域網(wǎng)拓

45、撲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間都有唯一的路由，因此不需要網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇功 能，所以IEEE802協(xié)議中不再設(shè)立單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)層。傳統(tǒng)局域網(wǎng)是共享介質(zhì)式局 域網(wǎng)（如總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)或用集線器連接各個(gè)結(jié)點(diǎn)的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)），所有結(jié)點(diǎn)共享一條公共通信傳輸介質(zhì)，在任何一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，只能有一個(gè)結(jié)點(diǎn)占用公用通 信信道。分配信道的使用權(quán)，也就是當(dāng)信息傳輸為使用傳輸介質(zhì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)或沖突 時(shí)，介質(zhì)訪問控制（控制誰先使用傳輸介質(zhì)）的問題就是關(guān)鍵。這樣將數(shù)據(jù)鏈路 層分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制子層LLC和介質(zhì)訪問控制子層 MAC（mediumaccess control）,加上物理層構(gòu)成局域網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)。MAC子層的主要功能

46、就是介質(zhì)訪問控制技術(shù)，常用的主要有三種：1）載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突檢測(cè)（ CSMA/CD ）：每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道,如果空閑,則發(fā)送數(shù)據(jù)；如果忙,就不發(fā)送,等待一段時(shí)間后再重發(fā)。 并且為進(jìn)一步消除沖突, 發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊監(jiān)聽信道, 只要監(jiān)聽到發(fā) 生沖突，就立即停止發(fā)送，并發(fā)送若干比特的干擾信號(hào)。以太網(wǎng)（etherne）是基于總線型的廣播式網(wǎng)絡(luò),它是最成功的局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE802.3 即是采用CSMA/CD的10Mbps標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其物理層標(biāo)準(zhǔn)為 10BASE-T。在標(biāo)準(zhǔn)以 太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上， IEEE 于 1995 年通過了 100Mbps 快速以太網(wǎng)的 IEEE8

47、02.3u 標(biāo)準(zhǔn)， 1998 年又公布了基于光纖的 IEEE802.3z 和基于 5 類雙絞線的 IEEE802.3ab 的1000Mbps高速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其 MAC子層均沿用了 CSMA/CD技術(shù)。2002年 10Gbps以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae也已公布，實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)已在試用。2）令牌環(huán)（token ring）介質(zhì)訪問控制技術(shù)：用于環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，屬 于有序的競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議。 使用一個(gè)特殊的標(biāo)志 （令牌），當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)， 必須等待標(biāo)記為空的令牌到來，將令牌的空標(biāo)記改為忙，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)上。 發(fā)送的數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)的過程中， 所經(jīng)過的環(huán)上的各個(gè)站點(diǎn)都將數(shù)據(jù)的目的地址 與本站點(diǎn)

48、的地址進(jìn)行比較， 若不同則直接傳給后面的站點(diǎn)， 若相同則將數(shù)據(jù)復(fù)制 接收，然后繼續(xù)傳給后面的站點(diǎn)。IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)就采用該技術(shù)。3）令牌總線（token bus）訪問控制技術(shù)：應(yīng)用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，訪問控制采用與令牌環(huán)相似的訪問控制方法。 該技術(shù)令牌的傳遞不依總線上的物理順 序，而按結(jié)點(diǎn)的地址高低形成的邏輯環(huán)形順序。IEEE802.4 標(biāo)準(zhǔn)采用令牌總線訪問控制技術(shù)。除了共享介質(zhì)式局域網(wǎng)，現(xiàn)在常用的為交換式局域網(wǎng)，核心設(shè)備是交換機(jī)， 其各個(gè)端口都與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相連， 多個(gè)端口之間建立并發(fā)式連接而可以獨(dú)享交換機(jī) 的帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬。（六）Internet 基礎(chǔ)1. In ternetInt

49、ernet 是一個(gè)全球性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是眾多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接組成的一 個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)。 TCP/IP 協(xié)議族就是 Internet 上的常用通訊協(xié)議。2. IP地址和域名系統(tǒng)在In ternet上，所有的計(jì)算機(jī)都有一個(gè)In ternet上唯一的數(shù)字編號(hào)作為其在 Internet 的標(biāo)識(shí)，這個(gè)編號(hào)稱為 IP 地址。 IP 地址包含兩個(gè)重要的標(biāo)識(shí)符：網(wǎng)絡(luò)地 址和主機(jī)地址。 IP 地址用 32 位二進(jìn)制數(shù)碼表示，每 8 位用圓點(diǎn)分割，常用 4 個(gè) 用圓點(diǎn)隔開的十進(jìn)制數(shù)表示 IP 地址。 IP 地址分為 A、B、C、D、E 五類，適用 于不同規(guī)模的子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼也稱為屏蔽碼，是一個(gè) 32bit 的值，可

50、以用來區(qū)分 IP 地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。為記憶方便， TCP/IP 協(xié)議專門設(shè)計(jì)了一種層次 結(jié)構(gòu)的字符型主機(jī)命名機(jī)制：域名，這種管理機(jī)制被稱為域名系統(tǒng)（DNS）。In ternet 上 IP 地址和域名都是唯一的，域名地址與 IP 地址之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。3. TCP/IP協(xié)議族它是一組數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，下面簡(jiǎn)單介紹這些協(xié)議的作用。傳輸控制協(xié)議 TCP 建立主機(jī)間可靠的連接，將數(shù)據(jù)包按正確的順序發(fā)送， 如果數(shù)據(jù)丟失了， TCP 負(fù)責(zé)自動(dòng)重傳丟失的數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP 在傳輸 前不需建立連接， 用于傳送一次性數(shù)據(jù)較小的應(yīng)用， 或?qū)煽啃砸蟛桓叩膶?shí)時(shí) 語音視頻傳送。IP數(shù)據(jù)包是一個(gè)獨(dú)

51、立的信息包，由路由器通過包中的地址信息進(jìn)行尋址和 路由選擇以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，IP協(xié)議是提供這種數(shù)據(jù)包傳輸服務(wù)的通訊協(xié)議。TCP和IP協(xié)同工作，IP協(xié)議用來給傳輸信息包編址并將它們以盡可能最佳的路由路 徑發(fā)送到目的地址。而TCP協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的正確到達(dá)。In ternet控制信息協(xié)議 ICMP負(fù)責(zé)傳送各種信息、錯(cuò)誤報(bào)告。WWW上每個(gè)Web頁面由超文本標(biāo)記語言HTML來編寫，頁面中包含指向 其他頁面鏈接地址，萬維網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)由千千萬萬個(gè)頁面組成的信息網(wǎng)。存放Web頁面的計(jì)算機(jī)稱為 Web站點(diǎn)或WWW服務(wù)器。索取頁面、瀏覽信息的程序 稱為瀏覽器（browser）。HTTP超文本傳輸協(xié)議就是用來在瀏覽

52、器和 WWW服 務(wù)器之間傳送超文本的協(xié)議，HTTP協(xié)議由兩個(gè)部分組成：從瀏覽器到服務(wù)器的 請(qǐng)求和從服務(wù)器到瀏覽器的應(yīng)答。文件傳輸協(xié)議FTP建立在TCP協(xié)議上，用于實(shí)現(xiàn)文件傳輸。網(wǎng)絡(luò)上存在著 大量的共享文件，獲得這些文件的主要方式就是FTP,可以實(shí)現(xiàn)文件的下載download （從遠(yuǎn)程主機(jī)向本地主機(jī)復(fù)制文件）和上傳 upload （從本地主機(jī)向遠(yuǎn)程 主機(jī)復(fù)制文件）。若想獲取 FTP服務(wù)器的資源，需要擁有該主機(jī)的IP地址（主 機(jī)域名）、賬號(hào)、密碼。但許多 FTP服務(wù)器允許用戶用匿名用戶名 anon ymous 登錄，口令任意，一般為電子郵件地址。在In ternet上收發(fā)電子郵件時(shí)常用簡(jiǎn)單郵件傳輸

53、協(xié)議 SMTP和郵局（post office protocol）POP3協(xié)議。SMTP是基于TCP協(xié)議的簡(jiǎn)單的基于文本的電子郵 件傳輸協(xié)議，用于郵件服務(wù)器之間交換郵件的協(xié)議。POP3是可以從郵件服務(wù)器將郵件下載到本地計(jì)算機(jī)，在自己的客戶端閱讀郵件。POP3協(xié)議是用于接收郵件的協(xié)議，SMTP協(xié)議為用于發(fā)送郵件的協(xié)議。DNS域名系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。通過域名不能直接找到 主機(jī)，需要從域名查找IP地址，這個(gè)過程就是域名解析。大部分域名系統(tǒng)都維 護(hù)著一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫，它描述了域名與 IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)庫被定期地 更新，DNS即通過查找這個(gè)數(shù)據(jù)庫完成域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。遠(yuǎn)

54、程登錄協(xié)議Telnet用來將一臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，使之相當(dāng)于遠(yuǎn) 程計(jì)算機(jī)的一個(gè)終端。Telnet實(shí)現(xiàn)虛擬或仿真終端的服務(wù)，使用戶通過 TCP連 接注冊(cè)到遠(yuǎn)地的另一個(gè)主機(jī)上， 將用戶的鍵盤操作傳到遠(yuǎn)地主機(jī)， 將遠(yuǎn)地主機(jī)的 輸出通過TCP連接返回到用戶屏幕。第三節(jié) 數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫一、數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生在20世紀(jì)50年代中期以前沒有專門用于數(shù)據(jù)管理的軟件， 操作系統(tǒng)出現(xiàn)以 后可以通過操作系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。但是操作系統(tǒng)是以文件為單位進(jìn)行管理的，文件之間沒有聯(lián)系，很難解決數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中重復(fù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)不一致的問題。為此,20世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如圖 3-7所示。數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生使

55、得信息 系統(tǒng)的研制圍繞共享的數(shù)據(jù)庫為中心來進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，提高了數(shù)據(jù)的利用率和一致性，從而能更好地為決策服務(wù)。|應(yīng)程序|應(yīng).用僅|應(yīng)用程芋1 -圖3-7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念主要有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個(gè)概念。數(shù)據(jù)（data ）是描述事物的符號(hào)記錄，是數(shù)據(jù)庫中存貯的基本對(duì)象。數(shù)據(jù)庫（database DB）是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相 關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DB能為各種用戶共享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密而又 有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（database management systemDBMS）是位于用戶與操作 系

56、統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問 DB的方法，包括 DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制，并能夠保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（database system, DBS）是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān) 聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采 用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù) 庫管理員和用戶構(gòu)成。二、數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式在數(shù)據(jù)模型中有型（type）和值（value）的概念。型是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié) 構(gòu)和屬性的說明，值是型的一個(gè)具體賦值。例如：學(xué)生記錄的型為（學(xué)號(hào)，姓名， 性別，系別，年齡，籍貫），該記錄型

57、的一個(gè)記錄值為（900201，李明，男，計(jì) 算機(jī)，22，江蘇）。三級(jí)模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，如圖3-8所示。應(yīng)川 A | Ji Hl BficHl C |應(yīng)用|應(yīng)用E| t t /帥掘朮|外模此工外模冗3|tF撓式|r複式內(nèi)摸式議像t圖3-8數(shù)據(jù)庫三級(jí)模式內(nèi)模式（internal schema又叫物理模式、存儲(chǔ)模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù) 庫系統(tǒng)的內(nèi)部表示，即對(duì)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)/存儲(chǔ)方式的描述。模式（schema又叫邏輯模式、概念模式。模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯 結(jié)構(gòu)和特性的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL 來描述邏輯模式，嚴(yán)格定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等） 以及數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系和數(shù)據(jù)的約束等。模式僅僅涉及到型的描述，不涉及到具 體的值。模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例。同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例。 模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對(duì)變動(dòng)的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系， 而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)常變化，而數(shù)據(jù)庫的 結(jié)構(gòu)在一定時(shí)間范圍內(nèi)不會(huì)改