01.信息化与信息系统

1. 信息化与信息系统

1.1. 信息系统与信息化

1.1.1. 信息的基本概念

1、信息定义

香农-信息就是能够用来消除不确定性的东西。

2、信息的特征

(1)信息的特征

• 普遍性：信息是一切事物的共同属性，存在于自然界和社会中。
• 客观性：信息是客观事物的反映，不受主观意志的影响。
• 依附性：信息必须依附于某种载体才能存在和传递。
• 共享性：信息可以在不同的主体之间共享和交流。
• 时效性：信息具有一定的时效性，过时的信息可能失去价值或造成误导。
• 传递性：信息可以在不同的载体、媒介、通道和系统之间传递。

还有一些其他的特征，比如再生性、可贮存性、可缩性、可预测性、有效性和无效性、可处理性等。

(2)信息质量属性

• 精确性 ：对事物状态描述的精准程度。
• 完整性 ：对事物状态描述的全面程度,完整信息应包括所有重要事实。
• 可靠性：指信息的来源、采集方法、传输过程是可信任的,符合预期。
• 及时性：指获得信息的时刻与事件发生时刻的间隔长短。
• 经济性：指信息获取、传输带来的成本在可以接受的范围之内。
• 可验证性：指信息的主要质量属性可以被证实或者伪造的程度。
• 安全性：指在信息的生命周期中,信息可以被非授权访问的可能性,可能性 越低,安全性越高。

3、信息的功能 无重要考点

4、信息的传输模型

• 信源： 产生信息的实体,信息产生后,由这个实体向外传播。
• 信宿：信息的归宿或接收者。
• 信道：传送信息的通道。
• 编码器：在信息论中是泛指所有变换信号的设备,实际上就是终端机的发送部分。它包括从信源到信道的所有设备,如量化器、压缩编码器、调制器 等,使信源输出的信号转换成适于信道传送的信号。
• 译码器：是编码器的逆变换设备,把信道上送来的信号(原始信息与噪声的 叠加)转换成信宿能接受的信号。包括解调器、译码器、数模转换器等。
• 噪声：噪声可以理解为干扰。

1.1.2. 信息系统的基本概念

突出特征：

• 开放性：系统的开放性是指系统的可访问性。
• 脆弱性：这个特性与系统的稳定性相对应,即系统可能存在着丧失结构、功 能、秩序的特性,这个特性往往是隐藏不易被外界感知的
• 健壮性：系统具有能够抵御出现非预期状态的特性成为健壮性,也称鲁棒性 (robustness)。要求具有高可用性的信息系统,会采用冗余技术、容错技术、身份 识别技术、可靠性技术等来抵御系统出现的非预期的状态,保持系 统的稳定性。

1.1.3. 信息化的基本概念

1、信息化从“小”到“大”的五个层次

• 产品信息化
• 企业信息化
• 产业信息化
• 国民经济信息化
• 社会生活信息化

2、信息化的内涵

• 信息化的主体：全体社会成员 ,包括政府、企业、事业、团体和个人
• 时域：一个长期的过程
• 空域：政治、经济、文化、军事、和社会的一切领域
• 手段 ：基于现代信息技术的先进社会生产工具
• 途径：是创建信息时代的社会生产力,推动社会生产关系及社会上层建筑的改革
• 目标 ：使国家的综合实力,社会的文明素质和人民的生活质量全面提升

3、国家级信息系统

两网：是指政务内网和政务外网。
一站：是指政府门户网站。
四库：即建立人口、法人单位、空间地理和自然资源、宏观经济等四大基础数据库。
十二金：
4、信息化的六要素

• 信息资源：信息资源的开发和利用是国家信息化的核心任务,是国家信息化建 设取得实效的关键,也是我国信息化的薄弱环节。 (信息技术、设 备、设施、信息生产者等)
• 信息网络：信息网络是信息资源开发和利用的基础设施,包括电信网,广播电视和计算机网络。
• 信息技术应用：是指把信息技术广泛应用于经济和社会各个领域,他直接反应了效 率、效果、效益。信息技术应用是信息化体系六要素中的龙头,是 国家信息化建设的主阵地,集中体现了国家信息化建设的需求与效益。
• 信息技术与产业：是信息化的物质基础
• 信息化人才：人才是信息化的成功之本
• 信息化政策法规和标准规范：信息化政策和法规、标准、规范用于规范和协调信息化体系要素之 间的关系,是国家信息化快速,有序,健康和持续发展的保障

1.1.4. 信息系统生命周期

1、大的方面（4大）

立项：系统规划

开发：系统分析、系统设计、系统实施

运维

消亡

2、小的方面（5小）：

系统规划： 可行性分析与开发计划

系统分析：需求分析、提出新系统的逻辑模型

系统设计：概要设计、详细设计、提出系统的物理模型

系统实施：编码、测试

运行维护

1.2. 信息系统开发方法

1.2.1. 结构化方法

定义：称为生命周期法,是一种传统的信息系统开发方法。
组成：结构化分析(SA)、结构化设计(SD)、结构化程序设计(SP)
精髓：自顶向下、逐步求精和模块化设计
主要特点：开发目标清晰化、开发工作阶段化、开发文档规划化、设计方法结构化
适用场景：特别适合于数据处理领域的问题
不适用场景：不适应于规模较大、比较复杂的系统开发
缺点：开发周期较长、难以适应需求变化、很少考虑数据结构

1.2.2. 面向对象方法

定义：面向对象(OO)方法认为,客观世界是由各种对象组成的(一切皆对象)。

与结构化方法的联系：与结构化方法类似,00方法也划分阶段,但其中的系统分析、系 统设计和系统实现三个阶段之间已经没 有“缝隙”,也就是说,这三个阶段的界限变得不明确。

OO优点：符合人们的思维习惯、有利于系统开发过程中用户与开发人员的沟通与交流,缩短开发周期。

OO缺点：必须依靠一定的OO技术支持,在大型项目开发上具有一定的局限性,不能涉足系统分析以前的开发环节。

应用场景：当前,一些大型信息系统的开发,通常是将结构化方法和○○方法 结合起来,首先,使用结构化方法进行自顶向下的整体化;然后,自底向上地采用OO方法进行开发。

1.2.3. 原型化方法

1.定义：原型化方法也称为快速原型法,或者简称原型法。它是一种根据用 户初步需求,利用系统开发工具,快速地建立一个系统模型展示给用户,在此基础上与用户交流,最终实现用户需求的信息系统快速 的开发方法。
2.分类：

是否实现功能划分

• 水平原型
• 垂直原型

最终结果来分

• 抛弃式原型
• 演化式原型

3.开发过程

确定用户基本需求->设计系统原型->试用和评价原型->修改和完善原型->整理原型、提供文档

4.特点

• 原型法可以使系统开发的周期缩短,成本和风险降低,速度加快, 获得较高的综合开发效益。
• 原型法是以用户为中心来开发系统,用户参与的程度大大提高,开 发的系统符合用户的需求,因而增加用户的满意度,提高了系统开发的成功率。
• 由于用户参与了系统开发的全过程,对系统的功能和结构容易理解和接受,有利于系统的移交,有利于系统的运行与维护。

5.不足

• 开发环境要求高
• 管理水平要求高

6.适用场景

• 原型法适用于那些需求不明确的系统开发
• 事实上,对于分析层面难度大,技术层面难度不大的系统,适合于原型法开发。
• 而对于技术层面的困难远大于其分析层面的系统,则不宜用原
  型法。

1.2.4. 面向服务

产生的背景：OO的应用构建在类和对象之上,随后发展起来的建模技术将相关 对象按业务功能进行分组,就形成了构件(Component)的概念。

交互的方式：接口，对于跨构件的功能调用,则采用接口的形式暴露出来。进一步将接口的定义与实现进行解耦,则催生了服务和面向服务(Service-Oriented,SO)的开发方法。

优点：提高系统可复用性、信息资源共享、系统之间的互操作性

1.3. 常规信息系统集成技术

1.3.1. 网络标准与网络协议

1.OSI协议

物理层：

数据链路层：

网络层：

传输层：

会话层：

• 定义：负责在网络中的两个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,即一路交互、两路交互和两路同时会话模式。
• 协议：RPC、SQL、NFS

表示层：

• 定义：如同应用程序和网络之间的翻译官,在表示层,数据将按照网络能 理解的方案进行格式化;这种格式化也因所使用的网络的类型不同 而不同。表示层管理数据的解密加密、数据转换,格式化和文本压缩。
• 协议：JPEG、ASCLL、GIF、DES、MPEG

应用层：

• 定义：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务,如事务处理程序、 文件传送协议和网络管理等。
• 协议：HTTP、Telnet、FTP、SMTP

2.网络协议与标准

• IEEE 802.3：局域网协议
• IEEE 802.11：无线局域网

3.TCP/IP：

• TCP/IP协议是Internet的核心
• 应用层协议
• 传输层协议：TCP提供了一个可靠的,面向连接的,全双工的数据传输服务。 TCP一般用于传输数据量比较少,且对可靠性要求高的场合。UDP是一种不可靠的,无连接的协议,可以保证应用程序进程间的 通信,与TCP相比,UDP是一种无连接,他的错误检测功能要弱得 多,UDP协议一般用于传输数据量大,对可靠性要求不是很高,但 要求速度快的场合。
• 网络层协议：

1.3.2. 网络设备

1、网络交换

2、互联网设备

3、无线网络设备

1.3.3. 网络服务器

1.3.4. 网络存储技术

DAS：

• 定义直接附加存储(Direct Attached Storage),DAS将存储设备通 过SCSI电缆直接连到服务器,起本身是硬件的堆叠,存储依赖于服务器,不带有任何存储操作系统。
• 缺点： 当存储容量增加时,DAS方式很难扩展,这对存储容量的升级是一个巨大的瓶颈。

NAS：

• 网络附加存储(Network Attached Storage), 定义网络相连,由用户通过网络访问。
  通过网络接口与
• 工作原理：NAS技术支持多种TCP/IP网络协议,主要是NFS(网络文件存储系
  统)和CIFS(通用Internet文件)来进行文件访问。
• 特点 ：即插即用的是NAS

SAN：

• 存储区域网络(Storage Area Network),通过专用交互机将磁盘阵列与服务器连接起来的高速专用子网。

• 技术分类：

  • 1、FC SAN ：光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接连接数量大。
  • 2、IP SAN ：基于IP网络实现数据块级别存储方式的的存储网络。
  • 3、IB SAN ：是一种交换结构I/O技术,其设计思路是通过一套中心机构在远程 存储器、网络以及服务器等设备之间建立一个单一的连接链路,并由IB交换机来指挥流量

1.3.5. 网络接入技术

1、有线接入：PSTN、ISDN、ADSL、FTTX+LAN、HFC
2、无线网络是指以无线电波作为信息传输媒介，技术分类-GPRS、无线接入、3G、4G、WIFI

1.3.6. 网络规划与设计

网路分层设计：

• 核心层：主要目的通过高速的转发通信,提供优化,可靠的骨干传输结构, e 因此,核心层交换机应拥有更高的可靠性,性能和吞吐量。
• 汇聚层：是核心层与接入层的分界面,完成网络访问策略控制,数据包处 理、过滤、寻址、以及其他的数据处理任务。
• 接入层：目的是允许终端用户连接到网络,因此,接入层交换机(或路由器) 具有低成本和高密度特性。

网络安全设计：信息安全的基本要素

• 机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程
• 完整性：只有得到允许的人才能修改数据,并且能够判别出来数据是否已被篡改
• 可用性：得到授权的实体在需要的时候可访问数据,即攻击者不能占用所有 的资源而阻碍授权者的工作
• 可控性 ：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式
• 可审查性 ：对出现的网络安全问题提供调查的依据和手段

1.3.7. 数据库管理系统

1.3.8. 数据仓库技术

1.3.9. 中间件技术

定义：位于应用与操作系统之间的通用组件

1、底层型中间件

• JVM(Java虚拟机)
• CLR(公共语言运行库)
• ACE(自适配通信环境)
• JDBC(Java 数据库连接)
• ODBC(开发数据库互连)

2、通用型中间件

• CORBA(公共对象请求代理体系结构)
• J2EE
• MOM(面向消息的中间件)
• COM

3、集成型中间件

• WorkFlow
• EAI(企业应用集成)

中间件选择：

• 为了完成系统底层传输层集成,可采用CORBA技术。
• 为了完成不同系统的信息传递,可以采用消息中间件产品。
• 为了完成不同硬件和操作系统的集成,可以采用J2EE中间件产品。

1.3.10. 高可用性和高可靠性的规划与设计

可用性

可靠性

1.4. 需求分析

1.4.1. 需求层次

• 业务需求：指反映企业或客户对系统高层次的一个目标追求,通常来自项目投 资人、购买产品的客户、客户单位的管理人员、市场营销部门或产品策划部门等。
• 用户需求：用户需求描述的是用户的具体的目标,或者用户要求系统必须能完 成的任务,也就是说,用户需求描述了用户能系统来做什么。通常 采用用户访谈和调查问卷等方式,对用户使用的场景进行整理,从 。 而建立用户需求。
• 系统需求：是指从系统的角度来说明软件的需求,包括功能需求,非功能需求和设计约束

1.4.2. 质量功能部署

定义：质量功能部署(QFD)是一种将用户需求转化成软件需求的技术, 其目的是最大限度地提升软件工程过程中用户的满度。

分类：

• 常规需求：用户认为系统应该实现的功能或性能,实现越多用户会越满意。
• 期望需求：用户想当然以为系统应用具备的功能或性能,但并不能正确自己想 要得到的这些功能或性能需求。如果期望需求没有得到实现,会让 用户感动不满意
• 意外需求：也称为兴奋需求,是用户要求范围外的功能或性能。

1.4.3. 需求获取

用户访谈、调查问卷、采样

1.4.4. 需求分析

• 需求特性：无二义性、完整性、一致性、可测试性、确定性、可跟踪性、正确性、必要性
• 需求分析工作：分析人员把杂乱无章的用户要求和期望转换为用户需求。
• 分析方法

  • 结构化分析(SA)：

    • 建立的模型的核心是数据字典
    • 数据模型E-R图、功能模型数据流图(Data Flow Diagram) DFD、行为模型(状态模型)状态图 (State Transform Diagram) STD

  • 面向对象分析(OOA)

    • 用例模型
    • 分析模型

1.4.5. 软件需求规格说明书

• 定义：软件需求规格说明书(Software Requirement Specification) SRS,是需求开发活动的产物,编制该文档的目的是使项目干系人 与开发团队对系统的初始规定有一个共同的理解,使之成为整个开 发工作的基础。
• SRS包含内容：范围、引用文件、需求、合格性规定、需求可追踪性、尚未解决的问题、注解、附录

1.4.6. 需求验证

• 定义：需求验证也称为需求确认

• 需求验证确认的内容

  • 1、SRS正确描述了预期的、满足项目干系人需求的系统行为与特 征。
  • 2、SRS中的软件需求是从系统需求、业务规格和其他来源中正确推导而来的。
  • 3、需求是完整和高质量的
  • 4、需求的表示在所有地方都是一致的
  • 5、需求为继续进行系统设计、实现和测试提供了足够的基础。

• 需求验证的方法

  • 1、需求评审：对SRS进行技术评审
  • 2、需求测试

1.4.7. UML

• 定义：UML是一种定义良好,易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。

• 1、UML的结构 ：构造块、规则、公共机制

• 2、UML中事物的关系

  • 依赖：一个事物发生改变会影响到另外一个事物的语义。
  • 关联：关联描述一组对象之间连接的结构关系。
  • 泛化：泛化是一般化和特殊化的关系,描述特殊元素的对象可替换的一般元素的对象。
  • 实现：实现是类与类之间的语义定义关系,其中一个类指定了由另外一个类保证执行的契约。

• 3、UML2.0中图

  • 用例图：用例图描述一组用例、参与者及它们之间的关系。
  • 状态图：状态图描述一个状态机,它由状态、转移、事件和活动组成,状态图给出了对象的动态视图。
  • 活动图：活动图将进程或其他计算机结构展示为计算内部一步步的控制流和数据流。活动图专注于系统的动态视图、它强调对象间的控制流程。
  • 部署图：部署图描述对运行时的处理节点及在其中生存的构件配置。部署图给出了架构的静态部署视图,通常一个节点包含一个或多个部署图。
  • 顺序图（交互图）：也称序列图，顺序图是一种交互图,交互图展示了一种交互,它由一组对象或参与者以及它们之间可能发送的消息构成。交互图关注于系统的动态视图。顺序图是强调消息的时间次序的交互图。

• 4、UML视图

  • 逻辑视图：逻辑视图也称为设计视图,它表示设计模型中在架构方面具有重要 意义的部分,即类、子系统、包和用例实现的子集。
  • 进程视图：进程视图是可执行线程与进程作为活动类的建模,它是逻辑视图的 一次执行实例,描述了并发与同步结构。
  • 实现视图：实现视图对组成基于系统的物理代码的文件和构件进行建模。
  • 部署视图：部署视图把构件部署到一组物理节点上,表示软件到硬件的映射和分布结构。
  • 用例视图：用例视图是最基本上的需求分析模型。

1.4.8. 面向对象的分析

• 1.OOAObject-Oriented Analysis (面向对象分析方法)

• 2.OOD Object-Oriented Design (面向对象设计)

• 3.OOA与OOD的区别是“怎么做”,OOA模型独立于具体实现,即不考虑具体实现有关的因素,这也是 OOA与OOD的区别所在,OOA的任务是“做什么”,OOD的任务

• 4.面对对象分析阶段的核心工作是: 建立系统用例模型与分析模型。

• 5、类与类的关系

  • 1、关联关系:关联提供了不同类的对象之间的结构关系,它在一段时间内将多个类的实例连接在一起。
  • 2、依赖关系:两个类A与B,如果B的变化可能会引起A的变化,则称类A依赖类 B。
  • 3、泛化关系:泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊种类之间的关系,也就 是父类与之类之间的关系。
  • 4、共享聚集:共享聚集关系通常简称聚合关系,它表示类之间的整体与部分的关 系,其含义是“部分”可能同时属于多个“整体” “部分”与“整体”的生命周期可以不相同。
  • 5、组合聚集:组合聚集关系通过组合关系,它也是表示类之间的整体与部分的关 系。与聚合关系的区别在于,组合关系中的“部分”只能属于一 个“整体”, “部分”与“整体”的生命周期相同,“部分”随 着“整体”的创建而创建,也随着“整体”的消亡而消亡。