第三章管理信息系統的技術基礎管理信息系統第二章管理信息系統的技術基礎第一節數據處理技術第二節數據庫技術第三節計算機網絡技術第四節云計算第一節數據處理一、數據處理的主要目的二、數據處理的基本內容三、數據處理的發展過程四、數據的組織把數據轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。從大量的原始數據中抽取部分數據，推導出對人們有價值的信息以作為行為和決策的依據。利用計算機科學地保存和管理經過處理（如校驗、整理等）大量數據，以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。一、數據處理的主要目的（47頁）數據收集數據轉換數據的篩選、分組和排序數據的組織數據的運算數據存儲數據檢索數據輸出進行數據處理時需要考慮以下幾個方面的問題：1.數據以何種方式存儲在計算機中？2.采用何種數據結構能有利于數據的存儲和取用？3.采用何種方式從已組織好的數據中檢索數據？二、數據處理的基本內容（47頁）第一節數據處理一、數據處理的基本內容二、數據處理的發展過程三、數據的組織二、數據處理的發展過程（1）簡單應用(20世紀50年代以前)

（2）文件系統(50年代后期到60年代中期)（3）數據庫系統(60年代后期開始)（1）數據處理——簡單應用，以科學計算為主應用程序1應用程序2應用程序N……數據組1數據組2數據組N……主要特點：（1）數據不獨立，是程序的一部分，數據隨程序一道輸入內存，計算完后撤出計算機，不能保存。（2）無OS,無管理數據的軟件（3）沒有管理數據的專門軟件。（2）文件系統(50年代后期到60年代中期)按一定的規則將數據組織成為一個文件，文件內部數據有結構，但文件之間無法實現關聯操作；在文件系統中，文件數據的建立、存取、查詢、插入、刪除和修改等所有操作，都要程序來實現。主要特點：（1）數據管理方面，程序與數據有了一定的獨立性，可獨立保存。能以文件為單位共享數據，但數據還是面向應用的。（3）數據和程序獨立性仍不高，一旦數據邏輯結構改變，必須修改文件結構的定義及其應用程序。程序1文件1...文件2程序2...程序n文件n文件管理系統C語言中結構體定義輸入函數：scanf（從鍵盤輸入）——通過循環語句輸入學生數據getc（從文件讀入數據）輸出函數：printf,putc

假定檔案室、教學管理部門和學生工作部門在文件系統下已建立如下三個文件：（1）學生基本情況文件（2）學生成績文件（3）獎懲文件

在上述三個數據文件中，存在哪些問題？

文件系統的實例——以學校對學生管理為例學號姓名性別年齡政治面貌專業入學成績學號姓名專業課程名成績學分學期學號姓名專業政治面貌獎懲日期存在以下三個問題：

(1)數據大量重復。

(2)文件的邏輯結構改變必須改變程序。

因為文件的邏輯結構在應用程序中定義（例如PASCAL或C語言的。

(3)文件之間的關聯不能反映出來。以文件為單位，文件是獨立的，文件僅反映自身的信息而不能反映文件之間的聯系。

文件系統存在的問題（3）數據庫管理程序1程序2程序n邏輯文件1邏輯文件2邏輯文件n......DBMS數據庫數據庫管理方式示意圖數據庫中的某個子集①數據結構化②數據共享,可以實現以數據項為單位的共享③數據冗余小

用戶取數據庫的某個子集；數據可能出現在不同的邏輯文件中，但實際的物理存儲可以只出現一次④為用戶提供了使用方便的用戶接口（查詢語言、終端命令、程序方式）數據庫管理的特點第一節數據處理一、數據處理的基本內容二、數據處理的發展過程三、數據的組織數據項是組成數據系統的有意義的最小基本單位。它的作用是描述一個數據處理對象的某些屬性。記錄與數據處理的某一對象有關的一切數據項構成了該對象的一條記錄。記錄中能惟一地標志該記錄的數據項稱作主鍵。數據文件相關（同類）記錄的集合稱為文件。數據庫按一定方式組織起來的邏輯相關的文件集合形成數據庫。三、數據組織

1.數據組織的相關概念三、數據組織

2.數據結構數據結構邏輯結構：指數據間的邏輯關系。物理結構（存儲結構）：指數據元素在計算機存儲器中的存儲方式。線性結構：線性表，包括堆棧、隊列、字符串等非線性結構：包括樹、圖等順序存儲鏈接存儲索引存儲散列存儲見“指針與鏈”見教材50頁結點（Node）的含義一個結點可以是一個字符、也可是一個記錄。

線性表的結點按邏輯次序放在一組連續的存儲單元里。若開始結點的存放位置為LOC（K1),每個結點占用空間大小為L，則第i個結點Ki的存放位置為：

LOC(Ki)=LOC（K1)+L*(i-1)線性表的插入和刪除：見圖3-4

*順序表的查找效率高，但插入和刪除的效率低，適合于經常查詢但數據變動較小的基礎數據存儲3.順序存儲的線性結構——順序表結點的結構鏈式存儲的線性表結構見圖3.1,3.2,3.3鏈式存儲的線性表操作：插入、刪除見圖3.5

查找（讀取數據）4.鏈式存儲的線性結構——指針和鏈5.樹結構（51頁）6.索引存儲索引文件：142-145頁

順序文件：143

順序文件記錄的查找：LOC(Ki)=LOC（K1)+L*(i-1)

前提要知道查找的是第幾條記錄如不知道是第幾條，則需要對搜索鍵在數據表中一一比較排好序的順序文件，可采用折半查找

雜湊法（散列存儲）：通過雜湊函數

(hashingfunction)將元素值轉換成存儲該元素的位置索引值

假設有一雜湊函數為h(key)=key%MAX，其中MAX為數組的存儲空間個數，若有一數組聲明為a[15]，現有五條數據如下：32,14,30,54,17，將這五個值代入雜湊函數：

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

上面算出來的雜湊值就是我們要存入數組中的位置：

假設我們要查找數據54時，就將54代入雜湊函數中運算，得到h(54)=54%15=9，所以就直接到a[9]去查找數據即可，不必再一一查找了。第二章管理信息系統的技術基礎第一節數據處理技術第二節數據庫技術第三節計算機網絡技術第四節云計算數據庫是以一定的組織方式存儲在一起的相關數據的集合。能以最佳的方式，最少的數據冗余為多種應用服務，程序與數據具有較高的獨立性。一、數據庫的構成（53頁）計算機系統數據庫數據庫管理系統（DBMS)

人員（包括哪些）系統設計開發人員：數據庫及應用程序的設計與開發數據庫管理人員一般用戶

第二節數據庫技術

二、數據庫的工作方式數據庫查詢處理程序應用程序報表生成程序應用程序輸入輸入輸出輸出聯機終端報表要求數據庫工作方式三、數據模型概念模型、數據模型（見第七章第七節）

數據庫設計

（146-154頁）四、數據操作（略）五、數據保護數據庫技術數據庫的設計從事物的特性到計算機中的具體表示經歷的三個階段：（1)數據庫所表達的概念的描述（概念模型：E-R圖）（2）數據庫邏輯數據的描述邏輯模型：層次模型、網狀模型、關系模型關系模型:涉及關系的規范化（3）物理存儲介質中的數據描述（物理模型）

1.概念模型（146頁）（1）主要概念實體屬性聯系：實體內部的聯系，如組成實體的各屬性之間的關系；實體之間的聯系概念設計邏輯設計實體記錄屬性字段（或數據項）實體集文件實體標識符鍵（2）概念模型的設計采用實體聯系模型（EntityRelationship,E-R）來表示概念模型。

E-R模型以圖形來表示實體及其聯系，因此也稱為E-R圖。E-R圖的三個基本成分：實體，用矩形表示。聯系，用菱形表示。屬性，用橢圓表示。實體聯系屬性AnIntroductiontoDatabaseSystenm二元聯系的表示方法班長任職班級111:1聯系學生選修課程mnm:n聯系班級組成學生1n1:n聯系實體型1聯系名實體型2AnIntroductiontoDatabaseSystenm

完整E-R圖表示例：設某學校教務系統主要任務是管理學生、課程和學生選修課程的情況，設計能反映這一概念的E-R模型。學生課程課程號課程名學時數出生日期性別姓名學號成績選修mnE-R模型的優點：簡單，容易理解，與計算機無關，用戶容易接受。如果聯系也具有屬性，也要在圖上標明AnIntroductiontoDatabaseSystenm兩個以上實體型間的聯系課程講授教師pm參考書n供應商供應項目mm零件p3個實體型間的m:n聯系供應量AnIntroductiontoDatabaseSystenm同一實體集內各實體間的聯系一對多聯系實例：職工實體集內部領導與被領導的聯系，領導者可以領導多個被領導者，被領導者只有一個頂頭上司，對于一個具體職工而言他既可能是其他職工的領導者，又可能被別的職工領導職工領導1n同一實體型內部的1:n聯系職工實體集的屬性：工號，姓名，性別，出生日期，工作日期，職稱，工資另：在“領導”聯系中有個“民意測驗”屬性，用來存放職工對領導的滿意度完整的ER圖？AnIntroductiontoDatabaseSystenm職工領導1n同一實體型內部的1:n聯系工號姓名性別出生日期工作日期職稱工資民意測驗2.數據模型（邏輯模型，149頁）

實現概念模型的數據模型主要有:

層次、網狀、關系和對象模型等四種。關系模型——用二維表表示實體集。如，149頁表7.5關系：一個關系對應于一張二維表元組：表中一行稱為一個元組屬性：表中一列稱為一個屬性主碼：唯一的標志一個元組廠長（身份證號，姓名，性別，年齡，廠號，任期）工廠（廠號，廠名，地址）注：將聯系的屬性添加到某個實體中去廠長工廠管理身份證號姓名性別任期地址廠名廠號年齡11E-R概念模型轉換成關系模型：1對1一對多倉庫（倉庫號，地點，面積）商品（商品號，商品名，價格，倉庫號，數量）注：將聯系的屬性、一方的主鍵放在多方倉庫商品存放倉庫號地點數量價格商品名商品號面積n1學生（學號，姓名，性別，班級）課程（課程號，課程名，學時數）教師（教師編號，姓名，職稱）學習（學號，課程號，成績）任課（課程號，教師編號，周學時）學生教師學習學號姓名課程名職稱姓名教師編號課程號nm學時數課程n任課成績周學時性別班級m供應商供應項目mm零件p供應量供應商號供應商名地址電話號碼賬號項目號預算開工日期零件號名稱規格單價倉庫庫存零件mm職工m庫存量倉庫號面積電話號碼零件號名稱算規格職工號姓名年齡職稱工作1單價領導1n3.關系的規范化數據冗余數據更改麻煩，容易出錯②操作異常增加一門新課程，若還沒人選，則插入異常。學號課程號課程名教師名S2C4高等數學吳因S4C4高等數學吳因S6C4高等數學吳因S6C2英語徐清S4C2英語徐清S8C6VB張軍例：設有一個關系模式R（學號，課程號，課程名，教師名）R1（學號，課程號）R2（課程號，課程名，教師名）如果用下面兩個關系模式R1和R2代替R

函數依賴概念函數依賴是指關系中屬性之間取值的依賴情況。假定關系R（A，B，C）中，當A有一取值時，便惟一對應一個B值和C值，則稱B和C依賴于A，或A決定了B或C，簡記為A→B，A→C。R（A，B，C）函數依賴的類型1.關系中可能存在的不同

完全函數依賴部分函數依賴傳遞函數依賴R（A，B，C，D，E）（學號，課程號，成績）

（教師代碼，姓名，職稱，研究課題號，研究課題名）（學號，姓名，專業，系辦電話）（1）第一范式（1NF）（151頁）

如果關系R的每個r的屬性值都是不可分的原子值，那么R是第一范式的模式。滿足1NF的關系為規范化關系；否則為非規范化關系。

1NF是關系模式應具備的最起碼條件。2.第二范式（2NF）滿足1NF的關系，并且不存在非主屬性對主鍵的部分函數依賴，則稱屬于第二范式的模式。教師關系（教師代碼，姓名，職稱，研究課題號，研究課題名）

存在數據冗余、修改麻煩、更新異常教師關系（教師代碼，姓名，職稱）課題關系（研究課題號，研究課題名）教師與課題關系（教師代碼，研究課題號）3.第三范式（3NF）滿足2NF的關系，并且不存在非主屬性對主鍵的傳遞函數依賴，則稱屬于第三范式的模式。（例1）Student(學號，姓名,年齡，性別，系別，系辦地址、系辦電話)（例2）產品關系（產品代碼，產品名，生產廠商，生產廠地址）存在數據冗余、修改麻煩

產品關系（產品代碼，產品名，生產廠商）生產廠關系（生產廠商，生產廠地址）（二）數據庫設計數據庫的概念結構設計

E-R模型數據庫的邏輯結構設計

E-R模型轉化為關系數據模型

——應符合第三范式（3NF）的要求數據庫的物理結構設計

選定合適的存儲結構和存取方法①庫文件的組織形式：順序、索引②存儲介質的分配：高速存儲、低速存儲③存取路徑的選擇:

數據庫設計與系統開發階段對照見152頁圖7.8補充：數據倉庫數據倉庫是存儲公司管理層認為有潛在利用價值的當前和歷史數據的數據庫。這些數據來自多個核心操作交易系統，如銷售、客戶、生產等系統，也包含了網上交易數據，經數據倉庫合并和統一標準后，可供全公司進行管理分析和決策使用。數據倉庫的操作流程v案例：美國國內稅務署利用數據倉庫揭露稅務詐騙美國國內稅務署（IRS)是征稅和執行稅法的部門，自19世紀60年代成立以來，IRS處理的數據隨著人口的增長呈數量級遞增，任何信息系統的管理不善都會給聯邦政府的稅收造成巨大損失。幸運的是，IRS和Sybase軟件合作，建立了數據倉庫，這種數據倉庫也稱交互式數據倉庫（簡稱CDW),極大地提高了效率，通過追征拖欠稅款的納稅人，也提高了稅收額。CDW可以存儲長達七年的個人和企業報稅單數據，每年4萬億個人和企業稅務數據上傳到該系統中。數據倉庫中的數據庫都是相關的，有數十億行和200多個列，都和關系表以及其他附件有著緊密聯系。IRS研究人員現在利用準確一致的數據源，可以一次性分析上百萬甚至數十億記錄。CDW的啟用極大地提高了IRS管理和利用數據的能力，因此，IRS現在可以回收舊系統下損失的數百億美元稅收，如2006年，經過140萬次對納稅人少報稅款的審查，共為IRS增加了592億美元的稅收。

利用數據倉庫，分析師可以分析出哪類人最容易在稅務上作假，比如：離婚的夫妻雙方同一年都在申報單里填上孩子撫養；或者一些人濫用勞動收入稅收減免：或者濫用小企業稅收庇護；還有一些貸款念完大學的畢業生延期納稅等。

數據倉庫縮短了追蹤錯誤信息的時間，僅需幾個小時就可以分析出六到八個月的數據信息。第二章管理信息系統的技術基礎第一節數據處理技術第二節數據庫技術第三節計算機網絡技術第四節云計算1.OSI與TCP/IP協議的體系層次是怎么劃分的，每層的功能是什么?

2.網絡通訊設備主要有哪些?每種設備的功能主要是什么?

2.IPv4的表示形式，類型，每種類型可以服務什么樣的局域網?

3什么是網關，什么是域名服務器?

4.IPv4為什么要升級為IPv6?如何實現從v4到v6的過渡?

本節難點：第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、常見的網絡互聯設備五、互聯網的接入方式六、計算機網絡體系結構七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet1.概念定義：用通信介質把分布在不同地理位置的計算機和其他網絡設備連接起來，實現信息互通和資源共享的系統。幾個重要概念網絡介質

傳輸數據的物理通道。有同軸電纜、雙絞線、光纖、微波、衛星信道等。協議：網絡設備間進行通信的一組約定。鏈路：兩個相鄰結點之間的通信線路。一、計算機網絡的概念第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet

①資源子網

計算機（包括主機與終端）、軟件、信息資源

——主要完成數據處理功能：

②通信子網

通信線路其他通信設備組成網絡通訊處理機:如路由器、集線器等

——主要完成數據的傳輸、轉發等功能

第三節計算機網絡

二.計算機網絡的組成計算機網絡的組成第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet三、傳輸媒介

_雙絞線把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消。“雙絞線”的名字也是由此而來。可用于傳輸模擬信號和數字信號模擬信號，保密性差，抗干擾能力弱數字信號，加強了通信的保密性，提高了抗干擾能力，但占用頻道較寬，技術復雜。抗干擾性以及傳播帶寬不及同軸電纜和光纖，價格上也便宜多。同軸電纜

由繞同一軸線的兩個導體所組成。.基帶同軸電纜僅用于數字傳輸，數據傳輸速率最高可達10Mbps。.寬帶同軸電纜，既可用于模擬信號（有線電視網），也可用于數字信號傳輸。.比雙絞線貴，比光纖便宜。機頂盒：將數字信號解碼解密并轉化為模擬型號，適合模擬電視機播放數字電視一體機：帶視密卡（大卡），再插入用戶的節目卡，不需機頂盒和額外的遙控光纖

光纖由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成的。光纖利用光傳播中的折射原理進行信號的傳播

光纖（1）物理特性與傳播特性：

在計算機網絡中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統。有多模和單模兩種方式。（所謂“模”是指以一定角速度進入光纖的一束光）（2）優點：①通信容量大，傳播距離遠。傳輸速率已由當初的140MB/S發展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高。一對纖芯可開通3萬條、12萬條、48萬條甚至向更多話路發展。可以在6-8公里的距離內不用中繼器傳輸。②抗干擾性：不受噪聲或電磁影響，適宜在長距離內保持高數據傳輸率。光纖③安全性：光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場所。)④重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0.5英寸，重量45P(鎊）/KM。（1鎊=0.907斤）⑤使用環境溫度范圍寬。⑥化學難腐蝕，使用壽命長。

缺點：價格比同軸電纜和雙絞線都貴。無線——微波通信

利用頻率為2GHZ至40GHZ的電磁波作為傳輸媒介。頻率高，可同時傳送大量信息。由于微波是沿直線傳播的而地球表面有一定弧度，在實現遠距離微波通信時，要每隔50KM左右設一座微波中繼站。

衛星通信

是利用地球同步衛星作為中繼來轉發微波信號的一種特殊微波通信形式。衛星通信可以克服地面微波通信距離的限制，三個同步衛星可以覆蓋地球上全部通信區域。

第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet四、計算機網絡體系結構（59頁）1.計算機網絡體系結構的含義

計算機網絡的各層及其協議的集合——即規定了計算機網絡應該設置哪幾層，每層應提供哪些服務。協議：對消息進行格式化、排序、壓縮和檢錯時所采用的一系列規則的總稱。2.開放系統互聯參考模型（OSI/RM）

國際標準化組織ISO于1978年提出了“開放系統互聯參考模型”——OSI/RM。

ISO將整個通信功能劃分為七個層次應用層表示層對話層傳輸層網絡層數據鏈路層交換單元名稱信息信息信息數據段數據包幀位應用層表示層對話層傳輸層網絡層數據鏈路層TCP/IP發送主機接收主機物理媒體物理層物理層通信交換結點只有最低3層中繼開放系統每一層使用下層提供的服務，并向其上層提供服務。

應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層物理連接在物理層的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，并將數據包幀化，在數據包上增加下一個節點的MAC解決路徑選擇，使不相鄰結點之間的數據能夠正確傳送。同時將傳輸層傳過來的數據段增加頭部（即本地、接受地的IP信息），成為數據包利用傳輸層提供的服務，使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續恢復通信。為用戶提供OSI環境下的各種應用服務，建立應用程序包，如文件傳輸、電子郵件等定義了如何表示數據.不同品牌的計算機對字符和數字的表示不一致,表示層把它們統一起來。解決的是計算機程序到計算機程序之間的通信問題，即“端”到“端”的通信。同時，在發送方，傳輸層將應用程序發送的消息分割成較小的塊，僅給每個塊加上一個頭部(如每一塊的順序號）成為數據段。然后，傳遞給網絡層。在接收方則反之。OSI體系結構TCP數據段、IP數據包、數據幀TCP數據段：TCP頭部+實際數據(TCP頭包括源和目標主機端口號、順序號、確認號、校驗字等)

端口：一臺擁有IP地址的主機可以提供許多服務，比如Web服務、FTP服務、SMTP服務等，這些服務完全可以通過1個IP地址來實現。因此，需要通過“IP地址+端口號”來區分不同的服務。端口號即為識別服務類別而服務的。

例如，對于每個TCP/IP實現來說，FTP服務器的TCP端口號是21，每個Telnet服務器的TCP端口號都是23，每個http服務器的端口號都是80。IP數據包：IP頭部＋TCP數據信息(IP頭包括源和目標主機IP地址、類型等)數據幀：幀頭＋IP數據包＋幀尾(幀頭包括源和目標主機MAC地址及類型,幀尾是校驗字)傳輸層數據鏈路層物理層網絡層數據數據傳輸層報頭數據網絡層報頭數據數據鏈路層報頭0101110101001000010

表示層應用層會話層數據段Segment數據包Packet比特Bit數據幀Frame協議數據單元端口號源IP+目的IP＋上層協議源MAC+目的MAC將數據幀轉換成高低電平，即“0”或“1”代碼數據封裝發送數據的過程，就是一個數據封裝的過程數據網絡層報頭+傳輸層報頭+數據數據鏈路層報頭傳輸層報頭+數據網絡層報頭數據傳輸層報頭0101110101001000010傳輸層數據鏈路層物理層網絡層表示層應用層會話層數據拆封接收數據的過程，就是一個數據拆封的過程IP地址=網絡地址+主機地址TCP/IP與OSI參考模型的對應關系3.TCP/IP網絡體系結構TCP、IP協議是因特網所使用的各種協議中最重要的兩個協議，人們將TCP、IP及其相關協議稱為TCP/IP體系結構。采用四層結構，是目前Internet采用的實際標準TCP/IP協議集TCP/IP是一個通信協議集的縮寫，它是一個完整的協議簇，由若干個協議構成一個網絡協議體系Address

Resolution

ProtocolInternetControlMessageProtocolTransmissionControlProtocolUserDatagramProtocol面向連接、端到端和可靠的數據包發送不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能SimpleMailTransferProtocolNetworkFileSystemTCP/IP體系中最重要的兩個協議：（1）TCP（傳輸控制協議）：指用以實現在收發數據的計算機之間建立網絡連接的協議。在發送端：負責將數據分解成數據段，在數據段（包）頭部加上發送和接收結點的名稱和其他信息；在接收端：負責將收到的數據包重新組裝成文件。（2）IP（網際協議）：用以實現Internet地址解析的網絡協議。主要任務是選擇正確的傳輸路徑，并提供相鄰結點之間的數據傳送。4.IP地址IPv4——IPv6IPv4：由32位二進制構成，通常表示為4個獨立的用點隔開的十進制數字。表示方法：

8位二進制8位二進制8位二進制8位二進制1~（28-1）.1~（28-1）.1~（28-1）.1~（28-1）二進制十進制舉例1100101011000000001000000110010000二進制十進制IP地址IP地址的類型

IP地址中包含了兩部分信息：

①網絡地址（NetworkID）：用以標識主機所在的邏輯網絡；

②主機地址（hostID）：用以識別該網絡中的一臺主機為了根據不同的網絡規模來合理分配IP地址，通常將IP地址分為幾個基本的類別：A、B、C、D、E。到55為A類：主要分配給具有大量主機而局域網絡數量較少的大型網絡到55為B類：一般用于國際性大公司和政府機構到55為C類：用于一般小公司、校園網、研究機構等D和E類網絡，屬于特殊用途，如警用和軍用等，不向民用開放

-

武漢大學兩個特別的IP地址：（1）

回送地址：A類網絡號127是一個保留地址，用于網絡軟件測試以及本地機進程間通信，叫做回送地址，不出現在任何網絡上。作用：一是測試本機的網絡配置，能PING通說明本機的網卡和IP協議安裝都沒有問題；另一個作用是某些SERVER/CLIENT的應用程序在運行時需調用服務器上的資源，一般要指定SERVER的IP地址，但當該程序要在同一臺機器上運行而沒有別的SERVER時就可以把SERVER的資源裝在本機，SERVER的IP地址設為也同樣可以運行。（2）私有IP地址

私有地址可以自己組網時用，但不能在Internet網上用，即不能出現在公網上，有這些地址的計算機要上網必須轉換成合法的IP地址。就像每個城市都可命名相同的大街一樣。

從到55為私有IP地址范圍，屬于IP地址的C類地址。

，專門用于路由器設置。5.域名（domainname)IP地址難以記憶，于是產生了一套易于記憶的、具有一定意義的用字符來表示的IP地址，就是域名。例如：

2

北京大學.教育機構.中國域名地址與IP地址的對應與解析在網絡層——ARP/RARP域名組成：26個英文字母，數字1-9，-域名的分類頂級域名：域名的機構屬性、域名的國家屬性一級域名：在com、net、org等頂級域名前加一級（注冊要收費）如

二級域名：在一級域名前再加一級，可免費使用若干個。

http://

三級域名整體包括三個“.”,如/形如：china.world.c0m/beijing，采取目錄形式并且以“/”代替“.”的不能夠稱為三級域名，甚至不能稱為域名，一般稱之為域名下的“二級目錄”使用二級、三級域名的優缺點優點：

可以借助主域名的資源，使知名度快速提升；節省域名使用費用

使用自身已發展好的主域名資源帶動電商的流量，可以直接在自己的主域名賬戶里設置二級域名，無需投入太多，管理起來也比買新域名簡單。缺點：百度的關鍵詞搜索結果排名，權重是：

一級域名>二級域名>二級目錄。

獨立域名的排名在搜索引擎上比二級域名要好很多，可以單獨優化獨立域名。思考：淘寶商城為什么在之后啟用了獨立域名？3.旅游電子商務的功能域名服務器是指保存有該網絡中所有主機的域名和對應IP地址，并具有將域名轉換為IP地址功能的服務器。

申請域名，分配IP地址后，要向服務范圍內的域名服務器注冊域名必須對應一個IP地址，而IP地址不一定有域名或有多個域名

TCP/IP協議需要針對不同的網絡進行不同的設置，且每個節點一般需要一個“IP地址”、一個“子網掩碼”、一個“默認網關”。不過，可以通過動態主機配置協議（DHCP），給客戶端自動分配一個IP地址，避免了出錯，也簡化了TCP/IP協議的設置。子網掩碼：用于確定一個網絡層地址哪部分是網絡號，哪部分是主機號，1的部分代表網絡號，掩碼為0的部分代表主機號。子網掩碼的作用就是獲取主機的網絡地址信息。網關：路由器或具有路由器功能的服務器的IP地址，實質上是一個網絡通向其他網絡的關口。產生背景:(1)Pv4技術，核心技術屬于美國。它的最大問題是網絡地址資源有限，從理論上講，編址1600萬個網絡、40億臺主機。但采用A、B、C三類編址方式后，可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣，以至IP地址已于2011年2月3日分配完畢。其中北美占有3/4，約30億個，而人口最多的亞洲只有不到4億個。地址不足，嚴重地制約了中國及其他國家互聯網的應用和發展。

(2)同時隨著物聯網的發展，可能身邊的每一樣東西都需要連入全球因特網。在這樣的環境下，IPv6應運而生。IPv6地址構成：64位的網絡前綴+64位的主機地址主機地址通常根據物理地址自動生成128位的IPv6地址通常寫作8組，每組為4個16進制數的形式。如：FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002幾個連續段位的值都是0，那么這些0就可以簡單的以“::”來表示：FE80::AAAA:0000:00C2:0002IPv6：采用128位的新一代IP地址IPv6的主要優勢：擴大地址空間、提高網絡的整體吞吐量、改善服務質量(QoS)、安全性有更好的保證、支持即插即用和移動性等。IPv4向v6的過渡技術:(1)隧道技術。將來自IPv6島的IPv6包封裝在IPv4包中，然后在廣泛分布的IPv4海洋中傳送——早期過渡方案（如武漢大學2008年9月開通）

(2)雙棧技術。即在設備升級到IPv6的同時，保留IPv4支持，可以同時訪問IPv6和IPv4資源。例如：武漢大學分兩個階段完成升級過渡：第一階段（2009年11月25日-2009年12月22日）：將原來學生宿舍樓棟上聯的百兆交換機更換為千兆交換機第二階段（2010年3月9日－2010年3月15日）對教學辦公網進行升級改造，同時完成校園網全網IPv4和IPv6萬兆雙棧。四、常見的網絡互聯設備1.調制解調器在通信過程中將數字信號轉換成模擬信號或者將模擬信號轉換成數字信號的設備

調制解調器內置式外置式數字信號模擬信號數字信號與模擬信號轉換電話網三、常見的網絡互聯設備

2.網絡接口卡（網卡）：MAC號碼3.中繼器（Repeater)（物理層-最簡單的網絡互聯設備）

完成兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作。負責在兩個節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度。

4.集線器（HUB)(物理層)

多口中繼器5.交換機（switcher)（數據鏈路層）

交換機（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同。但兩者在性能上有所不同。

——具有識別局域網內目的地主機MAC地址的功能，提高網絡通信的效率

HUB集線器HUB本身不能識別目的地址，來自廣域網傳來的信息經過HUB后，會傳給與之相連的每一臺主機，即數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，由每一臺終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。

switcher

交換機收到數據信號后，會查找內部保存的地址對照表以確定目的MAC的NIC(網卡)掛接在哪個端口上。6網橋（數據鏈路層）

網橋和交換機的功能相似。區別：交換機的交換是硬件實現的，而網橋是通過軟件實現的。因此交換機交換數據的速度更快。7路由器（網絡層）連接多個網絡或網段的網絡設備。

路由器識別IP地址中的網絡地址，與交換機有明顯區別，它的作用在于連接不同的網絡并且找到網絡中數據傳輸最合適的路徑。路由器可以劃分子網(無線路由器可以橋接，劃分不同的子網，每個子網有不同的IP地址段）

第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet五互聯網接入方式寬帶單位：１byte(B,字節)=8bit2Mbps=?（一）普通電話撥號上網(PSTN接入)1公共交換電話網----窄帶接入上網設備----調制解調器上網賬號256KBps2.一線通接入（ISDN接入）IDN（綜合數碼電話網）----普通模擬電話在采用了數碼交換和傳輸以后，就變成IDN（綜合數碼電話網）ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）

將各種不同的業務信息經數字化后都在同一個網絡中傳送，這就是綜合業務數字網,也就是一線通。

在這種網絡中，一切信息都以數字形式進行傳輸和交換。IDN接入設備網絡終端(NT):是電話局程控交換機和用戶的終端設備之間的接口設備。該設備安裝于用戶處，是實現N-ISDN功能的必備終端。終端適配器（TA）：使得現有的非ISDN標準終端（例如模擬話機、傳真機等）能夠在ISDN上運行，為用戶在現有終端上提供ISDN業務

IDN向ISDN的轉變最首要的工作便是實現用戶環路的數字化被寬帶ADSL替代3.ADSL接入（見教材30頁）原理：采用創新算法和高級數字信號處理來壓縮信號，并采用頻分復用技術把普通的電話線分成了電話、上行和下行相對獨立的信道，從而避免了相互之間的干擾。

上行速率低，下行速率快：設備ADSLmodem:

有一個電話Line-In，以及一個或多個以太網口。此外還集成了ADSL信號分離器，將ADSL數據信號和普通音頻電話信號分離出來優點：能夠充分利用現有公共交換電話網，只須在線路兩端加裝ADSL設備即可為用戶提供高寬帶服務，無需重新布線，從而可極大地降低服務成本。同時ADSL用戶獨享帶寬，線路專用，不受用戶增加的影響。

4.有線通----廣電通利用現有的有線電視網絡，并進行雙向網改造，便可利用有線電纜進行數據傳送，而不影響原有的有線電視信號傳送。上網設備：計算機，CableMODEL。

傳輸方式：寬帶共享模式。

使用案例：上海有線通5.局域網接入也叫小區接入----共享寬帶

由小區出面申請安裝----新樓盤都安裝了優缺點：優點：月租費用較低缺點：

（1）IP地址是局域網自動分配的，沒有固定的IP地址，不能架設網站、FTP服務器等。（2）寬帶共享，一旦小區上網人數較多，在上網高峰時期網速會變得很慢。6.無線接入----移動上網通過手機卡上網----實現真正的移動（一般按流量或時間包月收費）通過WIFI標準上網----無線局域網藍牙方式上網----連接到已上網的手機上，或手機通過藍牙連接到已有線上網的計算機上。小范圍內無線上網。無線城域網買一個3G網卡（類似U盤）以及一張類似于手機sim卡3G上網卡，將SIM卡插入3G網卡，把它插在USB接口上，筆記本電腦就具備了3G上網的功能了。

寬帶提速實際上是一個復雜的過程：要提高用戶的寬帶入戶速度；要提高整個小區寬帶的帶寬；要提高骨干網絡的速度。要想使這三者同步提高，對寬帶運營商來說是一個龐大的工程，需要投入大量的人力和財力。

目前提供給用戶的所謂高速寬帶，其實仍是共享寬帶。第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet七、計算機網絡的分類1.按計算機網絡覆蓋的范圍分類局域網（LAN,LocalAreaNetwork)城域網（MAN,MetropolitanAreaNetwork）廣域網(WAM,WideAreaNetwork)：

Internet是全球最大的WAN城域網與局域網、廣域網的區別（1）城域網則是為整個城市而不是為某個特定的部門服務的。

（2）城域網的建設主要集中在通信子網上，其中也包含兩個方面：一是城市骨干網，它與全國的骨干網相連：二是城市接入網，它把本地所有的聯網用戶與城市骨干網相連。（1）拓撲結構的含義（2）計算機網絡拓撲結構類型點-點信道網絡共享信道網絡（廣播式）

2.按網絡的拓撲結構分類一是網絡的結點，指的是計算機、連接設備；二是相互連接的關系，這是通過連接線（通信介質）連起來。

環形星型樹形網絡型點-點信道網絡：網絡中每一條信道都連接到一對節點上，如果沒有直接信道，則經過其他節點用于存儲轉發。中心

處理機

終端終端終端終端終端終端終端終端終端節點節點節點節點練習：分析以下校園網絡示意圖，它是哪種網絡拓樸結構類型？

星形結構（因為網絡中的設備都連接到該中央結點-交換機上）所有節點共享一條通信信道，每個節點發送的信息可由所有節點檢測，但只有目的地址指定的節點接受。總線結構衛星和無線電

共享信道網絡:分布式集中式：主要指IBM、HP等小型機以上檔次的系統，一個主機帶多個終端。終端沒有數據處理能力，運算全部在主機上進行。現在的銀行系統，大部分都是這種集中式的系統

分布集中式（4）根據網絡的使用范圍分類公用網專用網（3）根據數據的組織方式分類第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet八、典型的網絡通信技術（略）根據介質中數據傳輸控制方法的不同，有幾種常用的網絡技術1.以太網2.令牌環網3.快速以太網4.FDDI5.ATM第三節計算機網絡技術一、計算機網絡的概念二、計算機網絡的組成三、傳輸介質四、計算機網絡體系結構五、常見的網絡互聯設備六、互聯網的接入方式七、計算機網絡的分類八、典型的網絡通信技術（略）九、Internet/Intrenet/Extranet九、Internet/Intrenet/Extranet(一）Internet

Internet是將不同標準、不同結構甚至不同協議類型的局域網在一定的網絡協議（TCP/IP）支持下實現的網際互聯，從而更大范圍內實現信息資源共享。（二）內聯網（Intranet)

把Internet技術應用于單位內部的信息管理和交換平臺

——即采用了internet技術并與internet相連的組織內部網。采用B/S模式特點：（1）在網絡安全方面提供了更加有效的控制措施，克服了Internet安全保密方面的不足。（2）信息傳輸速度比一般Internet快得多。C/S結構..客戶機......客戶機客戶機客戶機..客戶機數據庫服務器數據庫服務器應用服務器B/S結構..用戶..用戶..用戶．．．WEB服務器數據庫服務器ODBC數據請求返回數據數據請求返回數據Lan連接HTTP連接八、Internet/Intrenet/Extranet（三）外聯網（Extranet)

——組織協作系統(inter-organizationsystem)是利用公共的或私有的通信設施來連接供應鏈上不同合作者的應用系統。與Intranet一樣位于防火墻之后，它的訪問是半私有的，用戶由關系緊密的企業結成的小組，信息在信任的群體內部共享。（四）虛擬專用網（VPN,virtualprivatenetworks)原理：采用加密、認證和通道技術，提供了Internet上兩點間的安全通信。采用VPN服務器好處：對于分布式運作的企業而言，就像有了一個專用的廣域網一樣。提供安全的Extranet。第四節、云計算一、云計算的發展二、云計算的類型三、云計算的優勢

與隱患一、云計算的發展2007年以來，云計算成為IT領域最令人關注的話題之一，也是當前大型企業、互聯網的IT建設正在考慮和投入的重要領域。云計算的提出，引發了新的技術變革和新的IT服務模式。但是對大多數而言人，云還是一種還不確切的定義，什么是云，為什么需要云？這一階段的主要特點：1.將企業分散的數據資源、IT資源進行了物理集中，形成了規模化的數據中心基礎設施。特點：

（1）數據和業務整合，數據標準化（解決了數據業務分散時期的混亂無序），業務擴展和新業務的部署能夠規劃、可控。

（2）在這一階段中，很多企業在數據集中后期也開始了容災建設，特別是在雪災、大地震之后，企業的容災中心建設普遍受到重視，金融行業幾乎開展了全行業的容災建設熱潮，并且金融行業的大部分容災建設的級別都非常高。第一階段解決：企業IT分散管理和容災的問題。2.面向互聯網應用的公共云服務快速發展，不同的ISP構建各自的云，這些云之間相互孤立，為互聯網的不同用戶需求集服務(如搜索、郵件等)。第一個階段：大集中過程。——虛擬化——分布式存儲分布式、虛擬化屏蔽了不同物理設備的異構性，可以將多臺物理服務器整合成單臺，使得數據中心IT實施的靈活性大幅提升，物理服務器資源利用率也得到提升。——尤其是集團公司

第二階段：企業構建自己的私有云；企業內部云與外部云的互通，形成混合云模式第二個階段：實施虛擬化的過程。對企業而言，數據中心的軟硬件與基礎設施是一大筆資源投入。系統（特別是硬件）在建成后一般經歷3-5年即面臨逐步老化與更換，而軟件技術則不斷面臨升級的壓力。企業IT產生新的期望藍圖：IT資源能夠彈性擴展、按需服務，如同水力、電力資源一樣，計算、存儲、網絡將成為企業IT運行的一種被使用的資源，無需自己建設，可按需獲得。

——解決IT資源的動態需求，降低最終成本。——由于成本差異和服務差異，企業會采用不同SP提供的云計算服務，因此，形成了一種不同云之間的互聯形態，即互聯云。第三個階段：云計算-互聯云階段以前的IT資源好比：冬天自己家生爐子取暖；后來進化了一點，小區集中供暖（私有云）；再后來出現了熱力公司，整個城市集中供暖（公有云）中國電信云基地日前投入使用。該基地設計容量為42棟機樓，具備超過10萬臺機架和200萬臺服務器云托管能力，是亞洲最大云計算園區，將為釋放寬帶潛能奠定強大基礎。目前，云計算沒有統一的定義。維基百科的定義：云計算是一種基于互聯網的計算新方式，通過互聯網上異構、自治的服務為個人和企業提供按需即取的計算。

由于資源是在互聯網上，而互聯網通常以云狀圖案來表示，因此以云來類比這種計算服務

云計算的資源是動態擴展且虛擬化的，通過互聯網提供，終端用戶不需要了解云中基礎設施的細節，不必具有專業的云技術知識，也無需直接進行控制，只關注自身真正需要什么樣的資源以及如何通過網絡來獲得相應的服務。

云計算的架構大多采用強數據中心(服務端)弱終端(客戶端)的架構云計算的定義第四節、云計算一、云計算的發展二、云計算的類型三、云計算的優勢

與隱患

方式一，企業所有，自行運營。——私有云

方式二，企業所有，內部運行，運維外包。

私有云，基礎資源依然為企業所有，并在企業數據中心。

方式三，企業所有，外部運行，運維外包。

企業投資建設私有云，架構于服務商的數據中心內，企業通過網絡訪問云資源，是物理形體的托管型。

方式四，企業租賃，外部運行，資源獨占。

方式五，企業租賃，外部運行，資源共享調度。

SP構建，多個企業同時租賃云計算資源，資源的隔離與調度由SP管理，企業只關注自身業務，形成一種共享的私有云模式。

方式六，公共云服務。

由SP為企業或個人提供面向互聯網的公共服務(如郵箱、即時通信、共享容災等)，云架構與公共網絡連接，由SP保證不同企業與用戶的數據安全（一）根據云計算的服務交付方式

（二）云計算的服務層次基礎設施即服務（IaaS）平臺即服務（PaaS）軟件即服務（SaaS）

IaaS(Infrastructure-as-a-Service)基礎設施即服務。消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎設施獲得服務。Eg.云存儲指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。需要配置大量的存儲設備amazon提供基礎設施服務：1GB數據存放1個月為0.15美元每個服務器租用1小時為0.1美元彈性計算云EC2為企業提供計算服務

在云中提供大小可調的計算容量，在要求發生變化時，可以快速擴展計算容量。按實際使用的容量收費，從而改變了成本結算方式簡單存儲服務S3為企業提供存儲服務通過網絡的設備交付——服務器、虛擬機、網絡組件。百度云（個人存儲免費，但保密安全性可能沒保障；

快速下載上傳—收費）金山快盤不用買移動硬盤，同步備份

PaaS(Platform-as-a-Service)：平臺即服務即硬件和操作系統的交付PaaS實際上是指將軟件研發的平臺作為一種服務，是SaaS（軟件即服務）模式的一種應用。PAAS能夠提供企業進行定制化研發的中間件平臺，同時涵蓋數據庫和應用服務器等。用戶或者廠商基于PaaS平臺可以快速開發自己所需要的應用和產品。同時，PaaS平臺開發的應用能更好地搭建基于SOA架構的企業應用。軟件即服務（SaaS）平臺即服務（PaaS）基礎設施即服務（IaaS）上層中間層下層

隸屬PaaS的Google云計算提高部署在云端的應用執行環境支持Python和Java兩種語言通過SDK調用Google的各種服務。如GoogleMap、Mail等用戶可快速、廉價地部署自己開發的應用（如創新的網站、游戲等）提供在線“Word、Excel、PPT”提供在線日歷管理Python/?pa?θ?n/,是一種面向對象、解釋型計算機程序設計語言，是純粹的自由軟件，語法簡潔清晰，具有豐富和強大的庫。常被昵稱為膠水語言，能夠把用其他語言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯結在一起。常見的一種應用情形是，使用Python快速生成程序的原型（