信息系统基础概念

信息系统建设

• 信息系统建设内容：设备采购、系统集成、软件开发、运维服务

• 信息系统集成：将计算机软件、硬件、网络通信、信息安全等技术和产品集成为能够满足用户特定需求的信息系统

• 信息系统生命周期：立项、开发、运维、消亡等四个阶段

  立项阶段：概念阶段或需求阶段，根据用户业务发展和经营管理的需求，提出建设信息系统的初步构想；对企业信息系统的需求进行深入调研和分析，形成《需求规格说明书》并确定立项

  开发阶段：以立项阶段所做需求分析为基础，进行总体规划。之后通过系统分析、系统设计、系统实施、系统验收等工作实现并交付系统

  运维阶段：信息系统通过验收，正式移交给用户以后，进入运维阶段。要保障系统正常运行，系统维护是一项必要的工作。系统运行维护可分为更正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护等类型

  消亡阶段：信息系统不可避免地会遇到系统更新改造、功能扩展，甚至废弃重建等情况。对此，在信息系统建设的初期应该注意系统消亡条件和时机，以及由此而花费的成本

• 系统开发方法：结构化方法、原型法、面向对象方法

  结构化方法：注重开发过程的整体性和全局性；缺点：开发周期长，文档、设计说明繁琐，工作效率低，要求在开发初全面认识系统的需求，充分预料各种情况

  原型法：特点对用户的需求是动态响应、逐步纳入；系统分析、设计与实现都是随着对原型的不断修改而同时完成，相互之间并无明显界限，也没有明确分工。原型又可以分为抛弃型原型和进化型原型两种

  面向对象方法：用对象表示客观事物，对象是一个严格模块化的实体，在系统开发中可以被共享和重复引用，以达到复用的目的。面向对象方法主要涉及分析、设计和实现三个阶段。特点是整个开发过程中使用的是同一套工具。整个开发过程实际是对面向对象三种模型的建立、补充和验证

软件工程

• 软件需求定义：针对待解决问题的特征的描述，所定义的需求必须可以被验证。在资源有限时，可以通过优先级对需求进行权衡

• 软件需求作用：通过需求分析，可以检测和解决需求之间的冲突；发现系统的边界；并详细描述出系统需求

• 需求分析方法：结构化分析方法(SA)、面向对象的分析方法(OOA)

• 软件需求分类：功能需求--系统必须完成的那些事；非功能需求--产品必须具备的属性或品质，比如可靠性、容错；设计约束--限制条件，补充规约，例如必须采用国有自主知识版权的数据库系统，必须运行在UNIX系统之下

• 软件需求3层次：业务需求、用户需求、功能需求

  业务需求：表示组织或者客户高层次的目标；业务需求通常来自项目投资人、购买商品的客户、实际用户的管理者、市场营销部门或产品策划部门

  用户需求：描述的是用户目标，或用户要求系统必须能完成的任务

  功能需求：规定开发人员必须在产品中实现的软件功能，用户利用这些功能来完成任务，满足业务需求

• 软件设计：根据软件需求，产生一个软件内部结构的描述，并将其作为软件构造的基础。通过软件设计，描述出软件架构及相关组件之间的接口；进一步详细地描述组件，以便能构造这些组件

  通过软件上设计得到要实现的各种不同模型，并确定最终方案。其可以划分为软件架构设计(也称之为高层设计)和软件详细设计两个阶段

• 软件测试：测试是为了评价和改进产品质量、识别产品的缺陷和问题而进行的活动。软件测试是针对一个程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期的行为

• 软件测试阶段：单元测试、集成测试、系统测试三个阶段

• 软件维护：将软件维护定义为需要提供软件支持的全部活动。这些活动包括在交付前完成的活动，以及交付后完成的活动。交付前要完成的活动包括交付后的运行计划和维护计划等。交付后的活动包括软件修改、培训、帮助资料等

  软件维护类型：1、更正性维护--更正交付后发现的错误；2、适应性维护--使软件产品能够在变化后或变化中的环境中继续使用；3、完善性维护--改进交付后产品的性能和可维护性；4、预防性维护--在软件产品中的潜在错误成为实际错误前，检测并更正它们

• 软件质量：是指软件特征的总和，是软件满足用户需求的能力，即遵从用户需求，达到用户满意。软件质量包括“内部质量”“外部质量”和“使用质量”三部分。软件需求定义了软件质量特征，及确认这些特征的方法和原则

• 软件审计：目的是提供软件产品和过程对于可应用的规则、标准、指南、计划和流程的遵从性的独立评价。审计是正式组织的活动，识别违例情况，并要生成审计报告，采取更正性行动

• 软件过程管理：

  • 项目启动与范围定义：启动项目并确定软件下需求
  • 项目规划；制定计划，其中一个关键点是确定适当的软件生命周期过程，并完成相关的工作
  • 项目实施：根据计划，并完成相关的工作
  • 项目监控与评审：确认项目工作是否满足需求，发现问题并解决问题
  • 项目收尾与关闭：为了项目结束所做的活动。需要项目验收，并在验收后进行归档、事后分析和过程改进等活动

• 软件开发工具：适用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具

• 软件复用：指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以减缩软件开发和维护的费用。复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术

面向对象

• 面向对象基本概念：包含对象、类、抽象、封装、继承、多态、接口、消息、组件、复用和模式等

  • 对象：由数据及其操作所构成的封装体，是系统中用来描述客观事实的一个模块，是构成系统的基本单元。用计算机语言描述，对象是由一组属性和对这组属性进行操作构成的

    对象包含三要素：对象标识、对象状态和对象行为

  • 类：现实世界中实体的形式化描述，类将该实体的属性(数据)和操作(函数)封装在一起

    对象是类的实例，类是对象的模版

  • 抽象：通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程。抽象是一种单一化的描述，强调给出与应用相关的特征，抛弃不相关的特征。对象是现实世界中某个实体的抽象，类是这一组对象的抽象

  • 封装：将相关的概念组成一个单元模块，并通过一个名称来引用它。面向对象封装是将数据和基于数据的操作封装成一个整体对象，对数据的访问或修改只能通过对象提供的接口进行

  • 继承：表示类之间的层次关系(父类与子类)，这种关系使得某类对象可以继承另一个对象的特征，继承又可分为单继承和多继承

  • 多态：使得在多个类中可以定义同一个操作或者属性名，并在每个类中可以有不同的实现。多态使得某个属性或者操作在不同时期可以表示不通类的对象特征

  • 接口：描述对操作规范的说明，其只说明操作应该做什么，并没有定义操作如何做。可以将接口理解为类的一个特例，它规定了实现此接口的类的操作方法，把真正的实现细节交由实现该接口的类去完成

  • 消息：体现对象间的交互，通过它向目标对象发送操作请求

  • 组件：表示软件系统可替换的、物理的组成部分，封装了模块功能的实现，组件应当是内聚的，并具有相对稳定的公开的接口

  • 复用：指将已有的软件及其有限成分用于构造新的软件或者系统。组件技术是软件复用实现的关键

  • 模式：描述了一个不断重复发生额问题，以及该问题的解决方案。其包括特定环境、问题和解决方案三个组成部分。应用设计模式可以更加简单和方便的去复用成功的软件设计和架构，从而帮助设计者更快更好的完成系统设计。

• 统一建模语言：Unified Modeling Language，UML，用于对软件进行可视化描述，构造和建立软件系统的文档

• 面向对象系统分析模型组成：用例模型、类-对象模型、对象-关系模型和对象-行为模型组成

• 面向对象设计：包括用例设计、类设计、子系统设计

软件架构

• 软件架构模式：

  • 管道/过滤器模式：这个模式体现了各个功能模块高内聚、低耦合的“黑盒”特性，支持软件功能模块重用，便于系统维护；每个过滤器自己完成数据解析和合成工作(加密解密)，易导致系统性能下降，并增加了过滤器具体实现的复杂性
  • 面向对象模式：将模块数据的表示方法及其相应操作封装在更高抽象层次的数据类型或对象中。典型应用是基于组件的软件开发
  • 事件驱动模式：原理是组件并不直接调用操作，而是触发一个或多个事件。典型应用为图形界面应用
  • 分层模式：采用分层次话的组织方式，每一层都为上一层提供服务，并使用下一层提供的功能。典型应用为分层通讯协议，如ISO/OSI的七层网络模型。此模式也是通用应用架构的基础模式
  • 客户/服务器模式(Client/Server，c/s)：基于资源不对等，为实现共享而提出的模式。C/S模式将应用一分为二，服务器负责数据操作和事务处理，客户完成与用户的交互任务

• 中间件：是位于硬件、操作系统等平台和应用之间的通信服务。借由中间件，解决了分布系统的异构问题；中间件服务具有标准的程序接口和协议

• 中间件分类：数据库访问中间件、远程过程调用中间件、面向消息中间件、事物中间件、分布式对象中间件

  • 数据库访问中间件：通过一个抽象层访问数据库，允许使用相同或相似的代码访问不同的数据库资源；ODBC、JDBC等
  • 远程过程调用中间件(Remote Procedure Call ，RPC)：是一种分布式应用程序的处理方式。一个应用程序可以使用RPC来“远程”执行一个位于不同地址空间内的过程，从效果上看和执行本地调用相同
  • 面向消息中间件(Message- Oriented Middleware，MOM)：利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据传递，并基于数据通信进行分布式系统的集成
  • 分布式对象中间件：是建立对象直接客户/服务器关系的中间件，结合了对象技术与分布式计算技术
  • 事务中间件：也称为事务处理监视器(Transaction Processing Monitor，TPM)：提供支持大规模事务处理的可靠运行环境，TPM位于客户和服务器之间

• python：是一种跨平台的计算机程序设计语言，是一种解释脚本语言，可以用于一下领域：人工智能、端界面开发、网络爬虫、科学计算机统计等

• 数据仓库(Data Warehouse)：是一个面向主体的(Subject Oriented)、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合，用于支持管理决策。数据仓库是对多个异构数据源的有效集成，集成后按主题重组，且存放在数据仓库中的数据一般不再修改

  大数据的意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些数据进行专业化处理，实现数据的“增值”。大数据相比传统的数据仓库应用，具有数据量大、查询分析复杂等特点。大数据必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术等

• Web Services技术定义：是解决应用程序之间相互通信的一种技术，是描述一系列操作的接口使用标准的、规范的XML描述接口，可以实现跨平台的通信，解决异构问题

• JavaEE应用服务器运行环境包含：组件(Component)、容器(Container)、服务(Services)三部分；组件表示应用逻辑代码、容器是组件运行环境、服务是应用服务器提供的各种功能接口，可以通系统资源进行交互

• 组件技术：利用某种编程手段，将一些人们所关心的，但又不便于让最终用户去直接操作的细节进行封装，同时实现各种业务逻辑规则，用于处理用户的内部操作细节，满足此目的的封装体被称为组件

计算机网络

• OSI七层协议：

  • 物理层：包含物理连网媒介，如电缆连线连接器等

  • 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收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。协议PPP、ATM、HDLC

    PPP：点对点协议 ATM：异步传输模式

  • 网络层：主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。协议IP、ICMP、ARP等

    ICMP：网络控制报文协议 IGMP：网络组管理协议 ARP：地址解析协议 RARP：反向地址解析协议

  • 传输层：主要确保上数据可靠、顺序、无错的从A传输到B点。协议TCP、UDP、SPX

  • 会话层：负责在网络中的连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。协议RPC、SQL、NFS

  • 表示层：在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因使用的网络类型不同而不同，协议JPEG、GIF等

  • 应用层：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务，如事务处理程序等。协议HTTP、Telnet、FTP、SMTP

• Internet特点：

  • TCP/IP协议是Internet的核心
  • Internet实现了与公用电话交换网(包括移动电话)的互联
  • Internet是一个用户自己的网络
  • 由众多计算机网络互联组成，是一个世界性的网络
  • 采用分组交换技术
  • 由众多的路由器、网关连接而成
  • 是一个信息资源网

• DNS(Domain Name System)：域名系统，DNS是一个分布式数据库系统，由域名空间、域名服务器和地址转换请求层程序三个部分组成

• 网络分类：

  • 局域网LAN：将小区域内的计算机和通信设备互联形成资源共享的网络
  • 广域网WAN：将大区域范围内的计算机和通信设备互联形成资源共享的网络
  • 城域网MAN：覆盖范围处于局域网和广域网之间

• 网络链路控制传输技术：总线争用技术、令牌技术、FDDI技术、ATM技术、帧中继技术和ISDN技术，上述技术的网络分别是：以太网、令牌网、FDDI网、ATM网、帧中继网和ISDN网；总线争用技术是以太网的标志

  总线争用技术需要使用网络通讯的计算机需要抢占通讯线路

  ATM采用光纤作为传输介质，特点具有灵活性

  ISDN是综合业务数据网的额缩写，采用时分多路复用技术，可以在一条电话线上同时传输多路信号

• 网络拓扑结构分类：总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构和网状结构

  总线型：所需电缆少，布线容易，单点可靠性高；故障诊断困难，对站点要求较高

  星型：整体可靠性高，故障诊断容易，对站点要求不高，所需电缆较多，整个网络可靠性依赖中央节点

  环型：所需电缆较少，适用于光纤，整体可靠性差，故障诊断困难，对站点要求不高

• 网络交换技术：分为物理层(电话网)交换、链路层(二层交换，对MAC地址进行变更)、网络成交换(三层交换，对IP地址进行变更)、传输层交换(四层交换，对端口进行变更，较少见)、应用层交换(可以理解为WEB网关)

• 数据交换：电路交换、分组交换(数据包交换)、ATM交换、全光交换和标记交换

  电路交换由预留，且分配一定空间，提供专用的网络资源，提供有保证的服务，应用于电话网；而分组交换无预留，且不分配空间，存在网络资源争用，提供有无保证的服务。分组交换可用于数据报网络和虚电路网络；ATM用的是虚电路网络，单位是码元

• 网络存储技术：直连式存储(DAS：Direct Attached Storage)、网络存储设备(NAS：Network Attached Storage)、存储网络(SAN：Storage Area Network)

• 光网络技术：光传输技术、光节点技术和光接入技术，它们直接由交叉和融合

• 全光网(AON)：是指信息从源节点到目的节点完全在光域进行，即全部采用光波技术完成信息的传输和交换的宽带网络

  全光网络以光节点取代电结点，并用光纤将光节点互联在一起，实现信息完全在光域的传输和交换 ，是未来信息网的核心。

  全光网络最突出的优点是开放性

• 无线网络：是指无限电波作为信息传输介质

• 网络接入技术：光纤接入、同轴接入、铜线接入、无线接入

  光纤接入：目前传输速率最高的传输介质，光纤接入是宽带接入的最终形式

  同轴接入：是传输带宽比较大的一种传输介质

  铜线接入：是指现有的电话线为传输介质，利用各种先进的调制技术和编码技术，数字信号处理技术来提高铜线的传输速率和传输距离

  无线接入：是指利用无线技术为固定用户或者移动用户提供电信业务，因此无线接入可分为固定无线接入和移动无线接入

• 网络通信设备选型：核心交换机选型、汇聚层/接入层交换机选型、远程接入与访问设备选型

• 网络安全：是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然的或者恶意的原因遭到破坏、更改、泄漏、系统连续可靠的运行，网络服务不中断

• 信息安全的基本要素：机密性、完整性、可用性、可控性、可审查性；达成以上要素需要制定安全策略、用户验证、加密、访问控制、审计和管理

• 防火墙：通常被比喻为网络安全的大门，用来鉴别什么样的数据可以进出企业内部网；应对黑客入侵方面，可以阻止IP包头的攻击和非信任地址的访问

• 扫描器：是入侵检测的一种，主要用来发现网络服务、网络设备和主机的漏洞，通过定期检查和比较，发现入侵或违规行为留下的痕迹

• 防毒软件：可以检测、清除各种文件型病毒、宏病毒和邮件病毒；在应对入侵方面，它可以查杀特洛伊木马和蠕虫等病毒程序，但对基于网络的攻击行为无能为力

• 安全审计系统：通过独立的、对网络行为和主机操作提供全面与忠实的记录，方便用户分析与审计事故原因

• 网络管理：包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，以合理的价格满足一些需求