試談管理信息系統(tǒng)平臺的構(gòu)建技術(shù)

1、第三章 治理信息系統(tǒng)平臺的構(gòu)建技術(shù)Computer technology is the technological basis to construct the platform of management information system. This chapter is mainly about the new development of computer hardware, data communication mode, data switching technology, computer network architecture, local area network med

2、ium access control technology, TCP/IP protocol set, database architecture, the features and operations of the relational model, the basic concept of data warehouse and so on. 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信息，并按照存儲在其內(nèi)部的程序?qū)斎氲男畔⑦M(jìn)行加工、處理，得到人們所期望的結(jié)果，然后把處理結(jié)果輸出的高度自動化的電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)的進(jìn)展史大型主機(jī)的進(jìn)展時期1946年美國研制出第一臺全自動電子計(jì)算機(jī)EN

3、IAC，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的誕生，此后計(jì)算機(jī)進(jìn)入了飛速進(jìn)展的時期。計(jì)算機(jī)進(jìn)展史具體如表3-1所示。表3-1 計(jì)算機(jī)進(jìn)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)模集成電路主存儲器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器外部存儲器磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤處理方式機(jī)器語言匯編語言監(jiān)控程序連續(xù)處理作業(yè)高級語言編譯多道程序?qū)崟r處理實(shí)時、分時處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)算速度5千-3萬次/秒幾十萬-百萬次/秒百萬-幾百萬次/秒幾百萬-千億次/秒目前，世界各國研究人

4、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)等為代表的以后新一代計(jì)算機(jī)。智能電子計(jì)算機(jī)是一種有知識、會學(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，具有匯合、經(jīng)歷、檢索等活動。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模仿人的大腦推斷能力和適應(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)行靠的是分子晶體能夠汲取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。憑借著分子納米級的尺寸，分子計(jì)算機(jī)的體積和耗電將劇減，并能更長期地存儲大量數(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，光子計(jì)算機(jī)將使

5、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、存儲及處理量子信息的物理裝置。微型計(jì)算機(jī)的進(jìn)展微型機(jī)又稱為個人計(jì)算機(jī)（personal computer，PC），它的進(jìn)展時期以微處理器（microprocessor unit，MPU）為標(biāo)志。世界上第一臺微處理器Intel 4004誕生于20世紀(jì)70年代，第一臺微型計(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)進(jìn)展至今，大約經(jīng)歷了五個時期。第一代，1981年IBM公司的IBMPC/XT使用8位Intel 8088 CPU；第二代，1984年IBM公司的IBMPC/AT使用16位Inte

6、l 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Intel 80486 CPU；第五代，1993年微機(jī)使用Intel Pentium CPU（586）和其后的P、P、P = 4 * ROMAN IV，高檔P = 4 * ROMAN IV已進(jìn)展到字長64位，主頻3.8GHz。計(jì)算機(jī)的分類按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和性能能夠分為六大類：超級計(jì)算機(jī)或稱巨型機(jī)（supercomputer）超級計(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，采納專用的操作系統(tǒng)等。我國研

7、制的銀河機(jī)也屬于巨型機(jī)。1999年9月，我國研制的“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年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。據(jù)2004年11月報(bào)道，由美國的藍(lán)色基因L創(chuàng)下了70.72TFLOPS的新紀(jì)錄，并榮登2004年超級計(jì)算機(jī)排行榜榜首。（T譯為太拉，1太拉為1萬億，F(xiàn)LOPS為每秒可運(yùn)行的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)）。小超級機(jī)或稱小巨型機(jī)（minisupercomputer）小超級機(jī)又稱桌上型超級電腦，由并行的多個微處理器組成，它使巨型機(jī)縮小成個人機(jī)的大小，或者使個人機(jī)具有超級電腦的性能。大型主機(jī)（mainframe）它包括我們通常所講的大、中型計(jì)算機(jī)。這

8、是在微型機(jī)出現(xiàn)之前最要緊的計(jì)算模式。只是隨著微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅速進(jìn)展，許多大型機(jī)正在被高檔微機(jī)群取代。小型機(jī)（minicomputer）小型機(jī)常采納多CPU結(jié)構(gòu)，具有較大容量的內(nèi)存和多臺大容量硬盤，數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)，實(shí)時處理性能比較好等。同樣小型機(jī)也受到高檔微機(jī)的挑戰(zhàn)。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)外存儲器，大都具有網(wǎng)絡(luò)功能。一般采納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。它們的用途比較專門，要緊用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、圖像處理、軟件工程以及大型操縱中心。個人計(jì)算機(jī)（personal computer，PC）或稱微型機(jī)這是目前進(jìn)展

9、最快的領(lǐng)域。依照它所使用的微處理器芯片的不同而分為若干類型。使用Intel公司的Pentium系列和AMD公司的Athlon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)的種類專門多，但從功能上都能夠劃分為五個差不多組成部分，即輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲器、運(yùn)算器和操縱器，運(yùn)算器和操縱器常集成在一起，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)線代表操縱流，計(jì)算機(jī)各部件間的聯(lián)系通過信息流淌來實(shí)現(xiàn)。圖3-1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)差不多硬件

10、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 unit，CPU）中央處理器在微機(jī)中又稱為微處理器，它要緊由運(yùn)算器、操縱器和寄存器組成。其要緊功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執(zhí)行指令，操縱并協(xié)調(diào)各部件的工作，完成對數(shù)據(jù)的加工處理。存儲器（memory）存儲器是是計(jì)算機(jī)的經(jīng)歷和存儲部件，負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)和程序，并依照操縱命令提供這些數(shù)據(jù)和程序，要緊分為主存儲器和輔助存儲兩類。主存儲器又稱內(nèi)部存儲器，簡稱內(nèi)存，要緊由半導(dǎo)體存儲器組成。計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中內(nèi)存用來存儲當(dāng)前數(shù)據(jù)和程序指令的。計(jì)算機(jī)的輔助存儲器又稱外部存儲器，簡稱外存，用于數(shù)據(jù)和程序的長

11、久保存。常用的輔助存儲器有磁盤（帶）、移動硬盤、光盤、閃存存儲器（usb flash盤，又稱優(yōu)盤和閃盤）。為了解決成本價格、存取速度和存儲容量的矛盾，目前計(jì)算機(jī)的存儲系統(tǒng)是由各種不同的存儲器組成的。主存儲器內(nèi)存和CPU一起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)部分。內(nèi)存儲器按其工作方式的不同，能夠分為隨機(jī)存儲器RAM和只讀存儲器ROM兩種。RAM能夠分為靜態(tài)SRAM和動態(tài)DRAM兩種，目前常用的DRAM有SDRAM（synchronous DRAM，同步動態(tài)隨機(jī)存儲器）和DDR SDRAM（dual date rate SDRAM，雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器，DDR SRAM理論上具有雙倍SDRAM內(nèi)存的

12、帶寬）。ROM是一種內(nèi)容只能讀出而不能寫入和修改的存儲器，其存儲的信息是在制作該存儲器時就被寫入的。計(jì)算機(jī)斷電后，ROM中的信息可不能丟失。ROM常用來存放檢測程序、ROMBIOS等。只讀存儲器除了ROM外，現(xiàn)在為方便BIOS的升級等又出現(xiàn)了PROM、EPROM、EEPROM（electrically erasable programmable ROM）等類型。PROM是可編程只讀存儲器，但只可編寫（燒制）一次。EPROM器件是可擦除可編程只讀存儲器，使用EPROM寫入器用紫外線照耀的方法能夠反復(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器，使用一般微機(jī)就可

13、對它重寫。EPROM、EEPROM與ROM不同，其內(nèi)容能夠多次擦除而更新，但只要更新固化好以后，就只能讀出，而不能象RAM那樣能夠隨機(jī)讀出和寫入信息。外存儲器外存儲器依照使用介質(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。軟磁盤是一種磁介質(zhì)形式的存儲器。常用的是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤。目前差不多有大容量的ZIP軟盤，一張盤片存儲容量為100MB300MB左右。硬磁盤是由若干個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GB到幾百個GB，存取信息的速度也快得多。移動硬盤的接口多為USB接口，便于移動。磁帶存儲器要緊用于大型主

14、機(jī)和小型機(jī)。用于計(jì)算機(jī)的磁帶和一般錄音磁帶類似，并無物理本質(zhì)上的區(qū)不。只是前者記錄數(shù)字信號，后者記錄模擬信號，因此讀寫裝置差不較大。光盤驅(qū)動器是讀取光盤的設(shè)備。CD-ROM為只讀光盤，它的容量為650MB，可用于存放各種信息。光驅(qū)的一個要緊技術(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確實(shí)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簡稱WO）、可擦寫光盤（CD-RW）?？刹翆懝獗P是能夠多次重寫的光盤，目前常用的是磁光型（magneto optic disk，MO）?？刹翆懝獗P需插入特制的光盤驅(qū)動器進(jìn)

15、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度縮小，導(dǎo)致了DVD盤的存儲容量可提高至4.7GB，是CD-ROM的7倍。而且DVD驅(qū)動器具有向下的兼容性，也能夠讀取CD-ROM的光盤。閃存是一種新型的EEPROM內(nèi)存，不需要專門設(shè)備和方式即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時擦寫。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，容量和價格適中，一般容量從64MB到1GB，深受寬敞計(jì)算機(jī)使用者的青睞。比較而言，存取速度由快到

16、慢為：內(nèi)存硬盤光盤軟盤，存儲容量由大到小為：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。掃描儀是一個典型的圖像輸入設(shè)備。它能夠?qū)⒄掌?、圖片、圖形輸入到計(jì)算機(jī)中，并轉(zhuǎn)換成圖像文件存儲于硬盤中。視頻捕獲卡是視頻媒體信息的輸入設(shè)備，它能夠?qū)㈦娨?、攝影機(jī)和錄像的視頻信號輸入到計(jì)算機(jī)中，能夠?qū)⒁曨l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。條形碼讀入器用以掃描條形碼，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)譯碼后輸入計(jì)算機(jī)。光筆與相應(yīng)的硬

17、件和軟件結(jié)合，可用來在屏幕或書寫板上作圖或?qū)懽州斎胗?jì)算機(jī)。觸摸屏是一種快速實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的工具?？煞譃殡娙菔健㈦娮枋胶图t外式三種，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專門玻璃屏，其正反兩面涂上專門材料，當(dāng)手指觸摸屏幕時，引起正反面間電容值發(fā)生變化，操縱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，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 adapter，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。顯示器的要緊技術(shù)指標(biāo)有分辨率、像素和點(diǎn)距（兩個像素點(diǎn)間的距離）。顯示器像素點(diǎn)越多

18、，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1024768（或12801024）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區(qū)視頻隨機(jī)存儲器（video RAM），也稱為顯存或VRAM。VRAM用于存儲當(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)要緊有針式打印機(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)要緊有打印速度、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，是一個重要的多媒體組件，與聲卡相配套

19、的硬件還有麥克風(fēng)和音箱。一般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)庫治理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信治理程序等部分；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）是一組對計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行操縱與治理的系統(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：處理器治理、存儲治理、設(shè)備治理、文件治理和作業(yè)治理。如Windows、Linux、Unix等。數(shù)據(jù)庫治理系

20、統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)（database management system，DBMS）軟件是專門對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行綜合治理的軟件，對數(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)上能夠直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼指令。匯編語言用便于人經(jīng)歷的助記符作為操作指令，是一種十分接近機(jī)器語言的符號語言。高級語言采納英語詞匯作為指令關(guān)鍵詞，按照規(guī)定的語義和語法結(jié)構(gòu)要求編寫程序。高級

21、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“如何樣做”的具體過程。面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言是1980年后新進(jìn)展的程序設(shè)計(jì)語言，面向?qū)ο笳Z言將數(shù)據(jù)與操作合成為對象，即對象數(shù)據(jù)和操作，如此的對象能夠重用，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，標(biāo)記語言也開始引起人們的注意，如HTML、XM

22、L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，因此能夠被許多有類似應(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治理信息系統(tǒng)。治理信息系統(tǒng)一般來講是借助于計(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)是治理信息系統(tǒng)平臺構(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)進(jìn)展特不迅速，在治理信

23、息系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中，需要不斷跟蹤其進(jìn)展，充分利用和發(fā)揮其性能。 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（signal）是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，按其編碼機(jī)制可分為模擬信號和數(shù)字信號。數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展的基礎(chǔ)，通信的全然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)傳送時又必須轉(zhuǎn)換為一定形式的信號，因此通信歸結(jié)到底是在一定的傳輸媒體上傳送電信號，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)一個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)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)送器對發(fā)送信

24、號編碼或轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生能夠傳輸?shù)墓?、電信號；接收器將收到的信號轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備能夠處理的信號；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)位寬度同時進(jìn)行傳輸，每一個數(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)一位接一位地傳送。在傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的場合，都采納串行傳輸方式，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。單工通信與雙工通信按照數(shù)據(jù)傳輸方向及其

25、時刻關(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，兩個設(shè)備之間有兩個傳輸通道，能夠輪流雙方向地傳送，但不能同時進(jìn)行。在全雙工通信中，兩個設(shè)備之間有兩個傳輸通道，同時可同時雙向傳送數(shù)據(jù)，相當(dāng)于兩個相反方向的單工通信的組合?；鶐鬏斉c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。當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時，往往將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號（調(diào)制）后傳輸，在接收端再進(jìn)行信號的恢復(fù)（解調(diào)），當(dāng)調(diào)制成頻率信號的頻率范圍在音頻范圍（200Hz3.4kHz）內(nèi)時，這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。其頻率

26、范圍比音頻范圍寬時，則稱之為寬帶傳輸。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段內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，否則收發(fā)會產(chǎn)生微小誤差，微小誤差的積存，會導(dǎo)致傳輸錯誤，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)送的每個數(shù)據(jù)的起止時刻和重復(fù)頻率來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時刻上必須一致（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。每個字符都要附加1位起始位“0”、1位寄偶校驗(yàn)位和l位停止位“1”，以標(biāo)記一個字符的開始和結(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。每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都

27、要附加一個專門的字符或比特序列，標(biāo)記一個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，一般還要附加一個校驗(yàn)序列，以便對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行差錯操縱。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，用于模擬信號的傳輸，它也可常用于數(shù)字信號的傳輸。同軸電纜也像雙絞線那樣由一對導(dǎo)體組成，但它們是按“同軸”形式構(gòu)成線對?；鶐S電纜用來直接傳輸數(shù)字信號，寬帶同軸電纜多用于頻分多路復(fù)用的模擬信號發(fā)送，閉路電視所使用的CATV電纜確實(shí)是寬帶同軸電纜。光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)

28、光波的石英玻璃纖維，外加愛護(hù)層構(gòu)成。用光纖來傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號，而在接收端又要由光檢波器還原成電信號。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專門形式，衛(wèi)星接收來自地面發(fā)送站發(fā)出的電磁波信號后，再以廣播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，有專門強(qiáng)的方向性，差不多上沿直線傳播的。所不同的是紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗植晦D(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號，直接在空間傳播。調(diào)制和解調(diào)調(diào)制即把數(shù)

29、字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)的原始電脈沖信號變換成適合于遠(yuǎn)距離模擬傳輸線路傳輸?shù)哪M信號，反之模擬信號還原為數(shù)字信號稱為解調(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的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制數(shù)的“1”和“0”。通常對“1”信號，調(diào)制器送出一幅度恒定的固定頻率的模擬信號；而關(guān)于“0”，輸出幅度為0的信號。調(diào)頻方式也稱移頻鍵控法FSK，它是用載波信號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不同頻率表示兩個二進(jìn)制的值。調(diào)相方式即移相鍵控法PSK，它是用載波信號的不同相位來表示二進(jìn)制數(shù)。依照確定相位參考點(diǎn)的不同，調(diào)相方式可分為絕對

30、調(diào)相和相對調(diào)相（或差分調(diào)相）。多路復(fù)用技術(shù)在一條介質(zhì)上同時傳送多路信號的傳輸方式，叫做介質(zhì)的多路復(fù)用。有頻分、時分和波分三種。信道所能傳輸?shù)男盘栴l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)用的差不多條件是傳輸介質(zhì)的可用帶寬必須超過各路給定信號所需帶寬的總和。傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個窄頻帶，每一路信號占用一個窄頻帶的方法稱為頻分多路復(fù)用。時分多路復(fù)用TDM應(yīng)用的差不多條件是傳輸介質(zhì)能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)超過各路傳輸數(shù)字信號所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。立即每一條物理信道按時刻分成若干時刻片，使其每個信號按時刻片輪流交替地使用單一信道，這種使多個數(shù)字信號在宏觀上同

31、時進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ǚQ為時分多路復(fù)用（TDM）。波分多路復(fù)用（WDM）用于光纖，同意在一條光纖中同時傳送多束互不干擾的不同波長的激光光束。數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常采納的數(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。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)歷如下三個過程：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除。報(bào)文交換不需在兩個站點(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），長度不限且可變。傳送過程采納存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站在發(fā)送一個報(bào)文時，把目的地址附加在報(bào)文上，途經(jīng)的

32、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收下整個報(bào)文后，暫存那個報(bào)文并檢查有無錯誤，然后利用目的地址和路由信息找出下一個節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個報(bào)文傳送給下一個節(jié)點(diǎn)，通過逐個節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送直到目的站點(diǎn)。在某一時刻內(nèi)，報(bào)文的傳輸只占用兩個節(jié)點(diǎn)之間的一段線路。而在兩個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。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，能夠使用分組交換。在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，每個分組的長度有一個上限，因此，一個較長的報(bào)文必須分成若干個分組，每個分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。其傳輸過程與報(bào)文交換類似，但由于限制了每個分組的長度，因此大大地改善了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?。分組交換可分

33、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)和拆除虛電路三個過程。邏輯通路因此是“虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個分組的傳送是被單獨(dú)處理的，每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報(bào)，每個數(shù)據(jù)報(bào)自身帶有分組序號和地址信息，傳送過程亦采納存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。當(dāng)某一個站點(diǎn)要發(fā)送報(bào)文時，先把報(bào)文拆成若干個數(shù)據(jù)報(bào)，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。但以后，各個數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑就可能不再相同，從而各個數(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)的定義美國國防部1971年2月建成了具有15個結(jié)點(diǎn)、23臺主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，這確實(shí)是聞名的AR

34、PAnet，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ARPAnet。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)議的操縱和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的治理下實(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、終端操縱器、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)由通信操縱處理機(jī)（CCP）、通信線路與其他通

35、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。圖3-3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類標(biāo)準(zhǔn)專門多，比如按網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)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)。 = 1 * GB1 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)備看作一個結(jié)點(diǎn)，將設(shè)備之間的通信線路看作線，進(jìn)而以圖的形式來表示這些點(diǎn)與線之間的關(guān)系，這種抽象方法稱為拓?fù)洌瑘D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 * GB1 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)

36、（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)地理分布范圍較?。ㄈ甾k公樓群或校園），數(shù)據(jù)傳輸速率高，誤碼率低，協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、周期短、便于治理和擴(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)硬件要緊有網(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)

37、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)線傳輸信號的轉(zhuǎn)換）、調(diào)制解調(diào)器（完成數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換）、中繼器（對傳輸信號進(jìn)行放大和傳輸）、集線器（多端口中繼器，是共享帶寬方式的，其各個端口平均分享帶寬）、交換器（又叫交換式集線器，每個端口都具有相同的固定的帶寬）、網(wǎng)橋（有兩個端口，用于連接不同的網(wǎng)段，能夠再生和過濾傳輸信號，并能識不數(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，要緊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)在前面差不多提到。網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)一個

38、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，需要對用戶通信過程和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效治理，完成這一功能的軟件系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。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。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)通信是一個復(fù)雜的過程，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)多采納分層式結(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

39、具有相對獨(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，都會添加本層協(xié)議的報(bào)頭，目的端向上傳輸時則去掉協(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)參考模型國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1982年制定了一個開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM，確實(shí)是常講的網(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僅是一個概念模型，并不是一個具體的計(jì)算機(jī)或網(wǎng)

40、絡(luò)，也未確切描述用于各層的協(xié)議和服務(wù)。但可使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)進(jìn)行互連以實(shí)現(xiàn)相互通信，這正是“開放”那個詞表示的含義。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)。每一對等層之間進(jìn)行對等的通信，對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，其它對等層之間的通信差不多上虛擬通信，差不多上在各自下一層通信的支持下

41、進(jìn)行的。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)能夠使用自己的數(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)操縱報(bào)文協(xié)議ICMP屬于該層。傳輸層要緊功能是提供從一個應(yīng)用程序到另一個應(yīng)用程序的通信，即端對端的通信。面向連接的傳輸操縱協(xié)議TCP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

42、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Telnet等。圖3-6 TCP/IP模型層次結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)（IEEE國際電氣和電子工程師協(xié)會）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?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，任意兩個結(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，因此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結(jié)點(diǎn)的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)），所有

43、結(jié)點(diǎn)共享一條公共通信傳輸介質(zhì)，在任何一個時刻段內(nèi)，只能有一個結(jié)點(diǎn)占用公用通信信道。分配信道的使用權(quán)，也確實(shí)是當(dāng)信息傳輸為使用傳輸介質(zhì)產(chǎn)生競爭或沖突時，介質(zhì)訪問操縱（操縱誰先使用傳輸介質(zhì)）的問題確實(shí)是關(guān)鍵。如此將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路操縱子層LLC和介質(zhì)訪問操縱子層MAC（medium access control），加上物理層構(gòu)成局域網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)。MAC子層的要緊功能確實(shí)是介質(zhì)訪問操縱技術(shù)，常用的要緊有三種：1）載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）：每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道，假如空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；假如忙，就不發(fā)送，等待一段時刻后再重發(fā)。同時為進(jìn)一步消除沖突，發(fā)送數(shù)據(jù)的

44、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。以太網(wǎng)（ethernet）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即是采納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IEEE802.3u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)

45、驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)已在試用。2）令牌環(huán)（token ring）介質(zhì)訪問操縱技術(shù)：用于環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，屬于有序的競爭協(xié)議。使用一個專門的標(biāo)志（令牌），當(dāng)某個站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，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，所通過的環(huán)上的各個站點(diǎn)都將數(shù)據(jù)的目的地址與本站點(diǎn)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，然后接著傳給后面的站點(diǎn)。IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)就采納該技術(shù)。3）令牌總線（token bus）訪問操縱技術(shù)：應(yīng)用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，訪問操縱采納與令牌環(huán)相似的訪問操縱方法。該技術(shù)令牌的傳遞不依總線上的物理順序，而按結(jié)

46、點(diǎn)的地址高低形成的邏輯環(huán)形順序。IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)采納令牌總線訪問操縱技術(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)，其各個端口都與一個結(jié)點(diǎn)相連，多個端口之間建立并發(fā)式連接而能夠獨(dú)享交換機(jī)的帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬。Internet基礎(chǔ)InternetInternet是一個全球性的計(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大的網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議族確實(shí)是Internet上的常用通訊協(xié)議。IP地址和域名系統(tǒng)在Internet上，所有的計(jì)算機(jī)都有一個Internet上唯一的數(shù)字編號作為其在Internet的標(biāo)識，那個編號稱為IP地址。IP地址包含兩個重要的標(biāo)識符：網(wǎng)絡(luò)

47、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32bit的值，能夠用來區(qū)分IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。為經(jīng)歷方便，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，這種治理機(jī)制被稱為域名系統(tǒng)（DNS）。Internet上IP地址和域名差不多上唯一的，域名地址與IP地址之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。TCP/IP協(xié)議族它是一組數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，下面簡單介紹這些協(xié)議的作用。傳輸操縱協(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，假如數(shù)據(jù)

48、丟失了，TCP負(fù)責(zé)自動重傳丟失的數(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)時語音視頻傳送。IP數(shù)據(jù)包是一個獨(dú)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)。Internet操縱信息協(xié)議ICMP負(fù)責(zé)傳送各種信息、錯誤報(bào)告。WWW上每個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)際上是一個由千千萬萬個頁面組成

49、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、掃瞄信息的程序稱為掃瞄器（browser）。HTTP超文本傳輸協(xié)議確實(shí)是用來在掃瞄器和WWW服務(wù)器之間傳送超文本的協(xié)議，HTTP協(xié)議由兩個部分組成：從掃瞄器到服務(wù)器的請求和從服務(wù)器到掃瞄器的應(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，獲得這些文件的要緊方式確實(shí)是FTP，能夠?qū)崿F(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）。若想獵取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、密碼。但許多FTP服務(wù)

50、器同意用戶用匿名用戶名anonymous登錄，口令任意，一般為電子郵件地址。在Internet上收發(fā)電子郵件時常用簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP和郵局（post office protocol）POP3協(xié)議。SMTP是基于TCP協(xié)議的簡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是能夠從郵件服務(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，那個過程確實(shí)是域名解析。大部分域名系統(tǒng)都維護(hù)著一個大型的數(shù)據(jù)庫，

51、它描述了域名與IP地址的對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)庫被定期地更新，DNS即通過查找那個數(shù)據(jù)庫完成域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet用來將一臺計(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連接注冊到遠(yuǎn)地的另一個主機(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年代中期往常沒有專門用于數(shù)據(jù)治理的軟件，操作系統(tǒng)出現(xiàn)以后能夠通過操作系統(tǒng)治理數(shù)據(jù)。然而操作系統(tǒng)是以文件為單位進(jìn)行治理的，文件之間沒有聯(lián)系，專門難解決數(shù)據(jù)在多個文件中重

52、復(fù)存儲和數(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)的集中治理，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)。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)差不多概念要緊有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個概念。數(shù)據(jù)（data）是描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存貯的差不多對象。數(shù)據(jù)庫（database，DB）是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一治理的相關(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)庫治理系統(tǒng)（database

53、management system，DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)治理軟件，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)操縱，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、動態(tài)地存儲大量關(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)，即它是采納數(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)庫治理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫治理員和用戶構(gòu)成。二、數(shù)據(jù)庫的三級模式在數(shù)據(jù)模型中有型（type）和值（value）的概念。型是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的講明，值是型的一個具體賦值。例如：學(xué)生記錄的型為

54、（學(xué)號，姓名，性不，系不，年齡，籍貫），該記錄型的一個記錄值為（900201，李明，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇）。三級模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采納外模式、模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構(gòu)，如圖3-8所示。圖3-8 數(shù)據(jù)庫三級模式內(nèi)模式（internal schema）又叫物理模式、存儲模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部表示，即對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)/存儲方式的描述。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

55、僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實(shí)例。同一個模式能夠有專門多實(shí)例。模式是相對穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對變動的。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)在一定時刻范圍內(nèi)可不能改變。外模式（external schema）又叫用戶模式、子模式。外模式是模式的子集，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。注意一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，一個內(nèi)模式，但能夠有多個外模式。兩級映象在三級模式中提供了兩級映象，這不僅在三級數(shù)據(jù)庫模式之間建立了聯(lián)系，也保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。如圖3-8所示。外模式/模式映象定義并保證了

56、外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入使用后，可能有必要修改模式（如增加新關(guān)系、屬性、改變類型），這時能夠重新定義外模式/模式映象，而使現(xiàn)存外模式和應(yīng)用程序保持不變，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。模式/內(nèi)模式映象定義并保證了模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)內(nèi)模式發(fā)生變化時，重新定義模式/內(nèi)模式映象，從而使模式和外模式保持不變，建立在外模式上的應(yīng)用程序也保持不變，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。該映象定義通常包含在模式描述中。三、數(shù)據(jù)模型（data model）概述模型是現(xiàn)實(shí)世界事物特征的模擬和抽象。如航模飛機(jī)是對實(shí)際飛機(jī)的模擬和抽象，它不是真正的飛機(jī)，但又真實(shí)的反

57、映了實(shí)際飛機(jī)的屬性和特征。為便于人和計(jì)算機(jī)都能理解，信息抽象采納逐步抽象的方法，把數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次：按用戶的觀點(diǎn)來對現(xiàn)實(shí)世界的抽象稱為概念模型（也稱信息模型）；以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)模擬現(xiàn)實(shí)世界的模型叫做數(shù)據(jù)模型。也確實(shí)是講，首先按人們的認(rèn)識觀點(diǎn)將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界的概念模型，然后再通過數(shù)據(jù)模型將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器（計(jì)算機(jī)）世界。數(shù)據(jù)模型又可進(jìn)一步細(xì)分為邏輯（數(shù)據(jù)）模型和物理（數(shù)據(jù)）模型兩個分層次。如圖3-9所示。圖3-9 模型的轉(zhuǎn)換概念模型（conceptual data model，CDM）概念模型確實(shí)是概念層次的數(shù)據(jù)模型，簡稱為概念模型。是現(xiàn)實(shí)世界的事物通過人腦的抽象加工，提取

58、出對用戶有用的信息，通過組織整理加工形成的。概念模型按用戶的觀點(diǎn)來對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行建模，這種建模方法是缺乏計(jì)算機(jī)知識的用戶最容易理解的，并便于和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員進(jìn)行交流，是系統(tǒng)分析員、程序設(shè)計(jì)員、維護(hù)人員、用戶之間相互理解的共同語言；概念模型必須轉(zhuǎn)換成邏輯模型，才能在DBMS中實(shí)現(xiàn)。邏輯模型（logical data model，LDM）邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶通過數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)看到的現(xiàn)實(shí)世界，它描述了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)。是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，不同的DBMS提供了不同的邏輯數(shù)據(jù)模型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?。物理模型（physical data model，PDM）物

59、理數(shù)據(jù)模型用來描述數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)和存儲方法，面向具體的DBMS，面向操作系統(tǒng)和機(jī)器。PDM不僅與具體的DBMS有關(guān)，還與操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。每一種邏輯模型在實(shí)現(xiàn)時都有其對應(yīng)的物理模型。DBMS為保證其獨(dú)立性和能夠執(zhí)行，大部分PDM的實(shí)現(xiàn)工作由系統(tǒng)自動完成，而設(shè)計(jì)者只設(shè)計(jì)某些專門結(jié)構(gòu)。也確實(shí)是講，一般用戶看不到物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此無須過多了解。概念模型差不多術(shù)語首先介紹E-R模型中常用的幾個差不多術(shù)語，利用它們可構(gòu)造出概念模型。實(shí)體、實(shí)體型、實(shí)體集：實(shí)體（entity）是客觀存在并能相互區(qū)分的事物。實(shí)體能夠是具體的人、事、物，也能夠是抽象的概念或聯(lián)系。如：人、數(shù)據(jù)庫課程、計(jì)算機(jī)，正如幾何中“點(diǎn)

60、”、“線”一樣。關(guān)鍵之處是一個實(shí)體能和不的實(shí)體區(qū)分開，一場足球賽不能嚴(yán)格地定義實(shí)體。實(shí)體型（entity type）是用實(shí)體名及屬性名集合來抽象刻畫同類實(shí)體。實(shí)體集（entity set）為同型的實(shí)體組成的集合。屬性（attribute）、域（domain）、碼（key）：屬性指實(shí)體所具有的某一方面的特性，一個實(shí)體可由若干個屬性來刻畫。屬性取值在一定的范圍，稱為該屬性的值域/域。其類型能夠是整數(shù)型、實(shí)數(shù)型、字符串型等。唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼，也稱為實(shí)體標(biāo)識符。聯(lián)系（relationship）是實(shí)體集合之間的相互關(guān)系。現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體